專利名稱：可編程邏輯控制器和基于監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及控制和監(jiān)視制造處理的系統(tǒng)，尤其涉及能夠采用軟件最小更改配置的這類系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，制造監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)使得可以在受監(jiān)測(cè)和控制的處理系統(tǒng)中增加一些元件或裝置，但是這類新增加的元件或裝置是位于固定的邏輯和/或輸入/輸出(IO)配置中的。為了在所提供的固定結(jié)構(gòu)以外的地方進(jìn)行操作，用戶必須修改監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中的軟件。為此，通常需要熟練的軟件工程師，而所需的代碼通常很復(fù)雜的、單調(diào)的，調(diào)試也很困難。因此，要克服在現(xiàn)有技術(shù)中所存在的這些問(wèn)題，人們一直希望開(kāi)發(fā)一種使用戶在配置具有不同特征和邏輯的工具和裝置時(shí)，能夠靈活、方便地進(jìn)行目標(biāo)定義的制造過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。同時(shí)，人們還需要在系統(tǒng)中，能夠使用戶能夠在制造過(guò)程中，在任意所尤其的位置上，方便地分配輸入/輸出(IO)，從而具有方便地更新系統(tǒng)配置的能力，并且以計(jì)算化的控制系統(tǒng)的最小人工干預(yù)來(lái)完成監(jiān)測(cè)和控制功能，所有這些都無(wú)需用戶具有任何編程技能。
電子裝置的制造，例如，固態(tài)或集成電路器件的制造依賴于化學(xué)品的使用，而這些化學(xué)品在最先進(jìn)的系統(tǒng)中，是通過(guò)自動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送的。這類處理系統(tǒng)一般還包括泵、攪拌機(jī)、眾多的管道、閥門箱等等，所有的這些裝置都需要控制機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，以便安全、及時(shí)地將各種化學(xué)品輸送到相關(guān)的使用點(diǎn)。當(dāng)今使用的控制系統(tǒng)一般依賴于通過(guò)使用按用戶要求定制的或者至少是部分定制的軟件來(lái)編程的市售的或者專用的控制硬件系統(tǒng)。這些已知的系統(tǒng)都要求對(duì)軟件進(jìn)行修改，以便滿足化學(xué)系統(tǒng)中的變化，并且通常要求較高層次的熟練軟件工程師的服務(wù)。因此，這類系統(tǒng)的靈活性有限，并且需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變更，這就進(jìn)一步增加了停工成本，以及對(duì)輔助人員的依賴。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)所提到的現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可配置的控制系統(tǒng)(CCS)，該系統(tǒng)專用于工業(yè)處理過(guò)程的控制和監(jiān)測(cè)，并且使得能夠通過(guò)使用對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置的裝置而迅速進(jìn)行部署和改進(jìn)，而無(wú)需進(jìn)行任何軟件和編程的更改。值得注意的是，盡管本發(fā)明只是描述了應(yīng)用于與電子器件的制造、制作相關(guān)的化學(xué)系統(tǒng)中的化學(xué)品的運(yùn)輸、工具的操作、閥門箱和其它設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)，但是本發(fā)明并不局限上述范圍，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其它制造環(huán)境中。
本發(fā)明包括使得能夠方便地對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行配置以增加和刪除工具、閥門箱、修改化學(xué)品的分發(fā)以及刪除或增加使用點(diǎn)而同時(shí)大體消除了相關(guān)化學(xué)品系統(tǒng)或制造處理過(guò)程的停工期的裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可配置控制系統(tǒng)(CCS)包括一個(gè)三元件的應(yīng)用軟件，第一軟件元件是配置工具，第二元件是CCS監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)應(yīng)用軟件，而第三軟件元件是CCS PLC(可編程邏輯控制器)應(yīng)用軟件。
一種較佳實(shí)施例中的配置工具元件包括基于一種形式的圖形用戶界面(GUI)，使用戶能夠確定制造或處理系統(tǒng)(例如，化學(xué)系統(tǒng))的物理和邏輯結(jié)構(gòu)。
SCADA軟件元件提供用于將配置文件從配置工具下載到化學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CMS)的裝置和可編程邏輯計(jì)算機(jī)(PLC)應(yīng)用軟件。SCADA應(yīng)用軟件還根據(jù)通過(guò)配置工具的定義的系統(tǒng)來(lái)部署變更和自動(dòng)生成圖形和警示。
第三軟件元件是CCS PLC應(yīng)用軟件，它根據(jù)通過(guò)配置工具規(guī)定的系統(tǒng)，通過(guò)分配輸入/輸出(IO)以及邏輯，采用配置文件來(lái)定義制造或處理系統(tǒng)的目標(biāo)和邏輯。
本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，當(dāng)應(yīng)用于化學(xué)處理系統(tǒng)時(shí)，提供“即插即用”裝置，使用戶能夠增加或去除工具、增加或去除閥門箱、增加或去除IO控制器、增加或去除設(shè)備控制器、變更化學(xué)品的分配、修改控制信號(hào)，等等，而所有這些都無(wú)需修改軟件。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明以下將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，圖中，相同的對(duì)象用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示，其中
圖1是示出本發(fā)明一種實(shí)施例的示意框圖；
圖2是示出一例包括本發(fā)明的制造處理系統(tǒng)的示意框圖；圖3是一例現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中所需的典型屏幕圖像，用于配置或改變處理過(guò)程或制造系統(tǒng)；圖4至圖11示出本發(fā)明各種實(shí)施例的屏幕圖像，用于初始化配置化學(xué)處理系統(tǒng)，作為一種本發(fā)明使用的例子；圖12示出本發(fā)明實(shí)施例所描述的改變化學(xué)系統(tǒng)的配置的流程圖；圖13至圖15示出說(shuō)明用戶能可以方便地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明在配置所描述的化學(xué)處理系統(tǒng)時(shí)增加工具和選擇化學(xué)品時(shí)的屏幕圖像；以及圖16至圖20示出用戶能方便地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明來(lái)刪除工具時(shí)的屏幕圖像。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種可配置控制系統(tǒng)(CCS)，用于使制造處理系統(tǒng)的用戶能夠配置和重新配置他們的系統(tǒng)，而不需要改變系統(tǒng)的軟件。本發(fā)明各種實(shí)施例的操作的描述參照通常為固態(tài)器件或半導(dǎo)體制造商使用的化學(xué)處理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行的，使得這類用戶可以迅速增加、修改、去掉某些元件，以及根據(jù)在相關(guān)化學(xué)品運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)時(shí)所要求的變更來(lái)改變相關(guān)處理系統(tǒng)中的控制信號(hào)，而無(wú)需更改軟件。通常，本發(fā)明的各種實(shí)施例使得可以在控制系統(tǒng)中進(jìn)行這類變化，而無(wú)需在化學(xué)處理系統(tǒng)的操作中的停工時(shí)間。
參照?qǐng)D1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的可配置控制系統(tǒng)(CCS)包括化學(xué)品監(jiān)視服務(wù)器1(CMS服務(wù)器)，以及可編程邏輯控制器8(PLC)。CMS服務(wù)器1通常是一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)，它裝載有數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形用戶界面軟件程序，以及監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)應(yīng)用軟件11的軟件程序。用戶將配置信息輸入到基于某種形式的圖形用戶接口(GUI)內(nèi)，在計(jì)算機(jī)顯示器(未示出)上顯示為屏幕圖像，從而使數(shù)據(jù)進(jìn)入配置工具2內(nèi)。配置工具2在含有數(shù)據(jù)表格的數(shù)據(jù)庫(kù)文件4中自動(dòng)產(chǎn)生配置數(shù)據(jù)庫(kù)。CCS還包括通過(guò)PLC應(yīng)用程序9編程的可編程邏輯控制器(PLC)8。值得注意的是，配置數(shù)據(jù)庫(kù)4包括用于SCADA應(yīng)用程序11和PLC應(yīng)用程序9中的每一個(gè)的數(shù)據(jù)庫(kù)。CMS服務(wù)器1根據(jù)通過(guò)配置工具2所定義的處理系統(tǒng)來(lái)部署變更和自動(dòng)產(chǎn)生圖形和警示。PLC應(yīng)用程序9根據(jù)通過(guò)所建立的配置數(shù)據(jù)文件4的配置工具2所規(guī)定的處理系統(tǒng)來(lái)分配IO和邏輯。
在將信息輸入到配置工具2內(nèi)之后，為了使用屏幕圖像，用戶可以接著打開(kāi)SCADA軟件程序，隨后從SCADA應(yīng)用程序11軟件主頁(yè)，打開(kāi)部署工具3。通過(guò)使用屏幕圖像提供相對(duì)于部署工具3的用戶接口，用戶接著可以更新SCADA配置數(shù)據(jù)庫(kù)5，以及PLC數(shù)據(jù)陣列和數(shù)據(jù)庫(kù)10。如圖1所示，采用具有按用戶要求定制的簽字7的下載程序，將數(shù)據(jù)庫(kù)從部署工具3下載至PLC數(shù)據(jù)陣列10中。
部署工具3采用用戶通過(guò)配置工具2進(jìn)行的變更來(lái)更新SCADA配置數(shù)據(jù)庫(kù)5。SCADA應(yīng)用程序11根據(jù)更新的SCADA配置數(shù)據(jù)庫(kù)5，通過(guò)更新SCADA顯示軟件6來(lái)自動(dòng)作出響應(yīng)。正如以上所討論的那樣，部署工具3還從數(shù)據(jù)庫(kù)4向PLC8下載PLC配置數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一種較佳實(shí)施例中，PLC8是由“Allen-Bradley控制邏輯處理器”提供的。諸如Rockwell Automation RSLinx的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器用作將PLC數(shù)據(jù)陣列10中的配置信息轉(zhuǎn)換成PLC8可以讀取的一種陣列格式。
值得注意的是，SCADA應(yīng)用程序11、下載應(yīng)用程序7，以及PLC應(yīng)用程序都不一定要被裝載在同一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)中。無(wú)論如何，提供CMS服務(wù)器1的個(gè)人計(jì)算機(jī)也可以代表可編程人機(jī)界面(HMI)，或人機(jī)界面(MMI)。正如以上所提到的那樣，在本發(fā)明中同樣重要的是，要注意到配置數(shù)據(jù)庫(kù)4和GUI程序是用作生成SCADA應(yīng)用程序11和PLC應(yīng)用程序9的數(shù)據(jù)庫(kù)的。PLC數(shù)據(jù)陣列10的結(jié)構(gòu)使得RSLinx可以有效地從部署工具3將數(shù)據(jù)下載到PLC8。
正如以下所給出的那樣，采用圖形用戶界面使得用戶能夠規(guī)定制造處理系統(tǒng)的物理和邏輯配置，例如，它可以由多個(gè)互連的器件、工具、控制器等組成。為了進(jìn)行描述，本發(fā)明的用途是參照化學(xué)處理系統(tǒng)給出的，即通常用在半導(dǎo)體器件的制造中的情況。這類化學(xué)系統(tǒng)通常包括化學(xué)品分配塊、混合塊、收集塊、閥門箱、可編程邏輯控制器、現(xiàn)場(chǎng)IO板、處理工具、將各種化學(xué)品從供貨點(diǎn)運(yùn)送到用戶點(diǎn)的管道、界面板、計(jì)算機(jī)顯示器、用于存放各種化學(xué)產(chǎn)品的儲(chǔ)罐等。配置工具2可以在各種軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中以及以包括提供本發(fā)明提供的、所要求的功能的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言的語(yǔ)言進(jìn)行編程。在本較佳實(shí)施例中，配置工具2是由微軟公司所提供的基于微軟存取的應(yīng)用軟件。
在本較佳實(shí)施例中，由配置工具2所創(chuàng)建的配置數(shù)據(jù)庫(kù)4是基于微軟存取的軟件，用于描述相關(guān)制造處理系統(tǒng)的配置，本例中，是指化學(xué)系統(tǒng)。配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件4含有用于下文中描述的系統(tǒng)的、由SCADA應(yīng)用程序11和可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用程序9讀取的變量。配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件4也可以由其它軟件來(lái)提供，例如，用于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)路上通信的可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(XML)。
部署工具3是用于從配置文件4下載數(shù)據(jù)的SCADA軟件應(yīng)用程序，正如以上所討論的那樣。在一種較佳實(shí)施例中，部署工具3是基于由通用電氣公司(General Electric Corporation)所提供的Cimplicity軟件的。在該較佳實(shí)施例中，SCADA應(yīng)用程序11也是基于GE Cimplicity的軟件。
CMS服務(wù)器1是可編程的，用于監(jiān)視相關(guān)系統(tǒng)的狀態(tài)，并且為相關(guān)處理系統(tǒng)的用戶或操作者提供基本的人機(jī)界面。SCADA應(yīng)用程序11可以是為本發(fā)明所應(yīng)用的任一制造處理系統(tǒng)而開(kāi)發(fā)的。
PLC應(yīng)用程序9是一軟件應(yīng)用程序，它從用于定義相關(guān)系統(tǒng)(本例中為化學(xué)系統(tǒng))的目標(biāo)和邏輯的配置文件4接收數(shù)據(jù)。在本較佳實(shí)施例中，(由Allen-Bradley Corporation提供的)Allen-Bradley軟件用于對(duì)相關(guān)的Allen-Bradley可編程邏輯控制器8進(jìn)行編程。
參照?qǐng)D2，圖中示出本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例，用于化學(xué)處理系統(tǒng)或網(wǎng)路13。值得注意的是，正如以上所提到的那樣，盡管所描述的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例是用于化學(xué)處理系統(tǒng)的，但本發(fā)明并不局限于此，它還可以應(yīng)用于除化學(xué)處理系統(tǒng)以外的其它系統(tǒng)。正如所示出的那樣，化學(xué)處理系統(tǒng)包括CCS配置工具2、CMS服務(wù)器1，和單個(gè)的或冗余的PLC8(冗余示出PLC8A和8B)，以及正如以上所討論的那樣的本發(fā)明的其它元件。同樣，SCADA應(yīng)用程序11用于對(duì)CMS服務(wù)器1進(jìn)行編程。PLC應(yīng)用程序9也用于PLC8。
所描述的化學(xué)處理系統(tǒng)的元件還可包括化學(xué)分配模塊12、IO控制器14、工具18，以及閥門箱16。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基本上消除了由于增加分配器和混合器模塊而帶來(lái)的停工期，例如，不需要中斷現(xiàn)有系統(tǒng)的操作。冗余的PLC控制器8，也就是眾所周知的數(shù)據(jù)集中器控制該分配系統(tǒng)。本例中，控制器14共同用于管理將化學(xué)產(chǎn)品安全運(yùn)輸?shù)教幚砉ぞ?8所需的信號(hào)和邏輯。SCADA應(yīng)用程序11只提供監(jiān)視，并且與控制化學(xué)產(chǎn)品的運(yùn)輸無(wú)關(guān)。
如圖3所示，典型的現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)處理系統(tǒng)，以及非化學(xué)處理系統(tǒng)，都要求進(jìn)行一些單調(diào)乏味的編碼工作，并且該項(xiàng)工作必須由熟練的軟件工程師來(lái)完成，以便于能在開(kāi)始時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，以及隨后可以對(duì)系統(tǒng)作出變更。配置和變更系統(tǒng)就需要屏幕圖像26、28和30，而屏幕圖像28給出通常必須處理的繁重的編碼工作。
采用本發(fā)明的各種實(shí)施例，就可以基本消除在現(xiàn)有技術(shù)中所需的單調(diào)乏味的編碼工作。對(duì)于圖2所示的化學(xué)系統(tǒng)13和其它制造系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在使用之前必須對(duì)本發(fā)明的CCS系統(tǒng)進(jìn)行初始化。
現(xiàn)在說(shuō)明本發(fā)明使用的優(yōu)點(diǎn)。參照?qǐng)D4，對(duì)還需系統(tǒng)13進(jìn)行初始化以及隨后的改變，用戶可以操作CMS服務(wù)器1的顯示器或監(jiān)視器，例如，如圖4所示的主選擇屏幕32開(kāi)始。用戶首先從下拉屏幕中訪問(wèn)“目標(biāo)”，并且在本例中，從目標(biāo)菜單中選擇“室”。選擇之后，用戶隨后使用下拉菜單輸入“操作”，并且本例中，選擇“增加”，隨和選擇或按動(dòng)“下一步”。接著，如圖5所示，向用戶顯示“室增加屏幕圖像”34。之后，用戶鍵入所需“室”的名稱，并按動(dòng)結(jié)束。
繼續(xù)系統(tǒng)的初始化配置，下一步向用戶自動(dòng)顯示圖4所示的主選擇屏幕32。一旦給出主選擇屏幕32之后，用戶使用來(lái)自“目標(biāo)”的下拉菜單，并選擇所需要的化學(xué)系統(tǒng)。隨和，用戶在下拉菜單中訪問(wèn)“操作”，并且選擇“增加”，接著選擇“下一步”。當(dāng)前的CCS通過(guò)向用戶顯示屏幕圖像36的“化學(xué)系統(tǒng)一增加”來(lái)作出響應(yīng)(見(jiàn)圖6)。用戶鍵入所需化學(xué)品名稱，和化學(xué)室(chemicalroom)，隨后按動(dòng)“結(jié)束”(值得注意的是，無(wú)論是按動(dòng)或按壓，這一般都是采用相關(guān)的計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)器來(lái)完成的)。
本發(fā)明的CCS自動(dòng)地使用戶返回到主選擇屏幕的屏幕圖像32(見(jiàn)圖4)。本例中，用戶訪問(wèn)目標(biāo)下拉菜單，并選擇FIOP(現(xiàn)場(chǎng)IO屏)，并從“操作”下拉菜單中選擇增加，隨后按動(dòng)“下一步”。接著，CCS通過(guò)向用戶顯示現(xiàn)場(chǎng)IO屏-增加的屏幕圖像38來(lái)作出響應(yīng)(見(jiàn)圖7)。隨后，用戶鍵入FIOP名稱，訪問(wèn)下拉菜單來(lái)選擇LAN(局域網(wǎng))，并且使用下拉菜單來(lái)選擇“節(jié)點(diǎn)”。在作出這些選擇之后，用戶按動(dòng)結(jié)束。下一步，用戶自動(dòng)返回到圖4的主選擇屏幕32。用戶訪問(wèn)下拉菜單的“目標(biāo)”，并選擇所需要的CDM(化學(xué)分配模塊)，訪問(wèn)下拉菜單中的“操作”，并選擇增加，隨后按動(dòng)下一步。
正如圖8所顯示的，CCS提供屏幕圖像40、CDM-增加，從而用戶訪問(wèn)相關(guān)的下拉菜單來(lái)選擇化學(xué)品、所需的CDM(化學(xué)分配模塊)的種類和IP地址，隨后，鍵入名稱，選擇CDM12，并且按動(dòng)結(jié)束。響應(yīng)之后，CCS顯示下拉菜單，使用戶可以選擇所需信號(hào)的類型、可應(yīng)用的FIOP、以及適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隙和位置。用戶還必須使用下拉菜單來(lái)為新增的CDM12選擇或選定電源(supply)和觸發(fā)(toggle)信息。在完成這些選擇之后，用戶按動(dòng)結(jié)束，CCS通過(guò)顯示分配IO屏幕顯示來(lái)作出響應(yīng)，使用戶能夠選定備用的IO，并按動(dòng)結(jié)束。
CCS通過(guò)自動(dòng)使顯示返回到主選擇屏幕32(見(jiàn)圖4)。隨后，用戶訪問(wèn)目標(biāo)的下拉菜單，來(lái)選擇閥門箱，接著是“操作”的地址和下拉菜單，并選擇“增加”，隨后再按動(dòng)下一步。CCS通過(guò)顯示“閥門箱-增加”的屏幕圖像42來(lái)作出響應(yīng)(見(jiàn)圖9)。接著，用戶可以通過(guò)鍵入空白數(shù)據(jù)段或者采用這里所適用的相關(guān)下拉菜單來(lái)輸入數(shù)據(jù)，以提供所有的信息，并隨后按動(dòng)下一步。CCS通過(guò)顯示“工具-增加”的屏幕圖像44來(lái)作出響應(yīng)(見(jiàn)圖10)。隨后，用戶必須在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)段處鍵入工具的名稱，從數(shù)據(jù)段中相關(guān)的下拉菜單中選擇工具類型，并且有選擇地鍵入工具位置。用戶還必須按動(dòng)相應(yīng)的箭頭鍵，將化學(xué)品移動(dòng)到相關(guān)工具欄的“化學(xué)品”，隨后再按動(dòng)下一步。
接著，向用戶呈現(xiàn)用于IO選擇屏幕(未顯示)的屏幕圖像，訪問(wèn)選擇備用IO的屏幕，隨后用戶按動(dòng)結(jié)束。CCS通過(guò)顯示圖4所示的主選擇屏幕32來(lái)作出響應(yīng)，從而用戶使用合適的下拉菜單從目標(biāo)中選擇閥門箱，從操作中選擇增加，隨后按動(dòng)下一步。
如圖11所示，接著向用戶顯示屏幕圖像46，使用戶能夠選擇閥門箱以饋送工具，通過(guò)使用相關(guān)的下拉菜單填入到空白位置來(lái)進(jìn)行選擇。CCS響應(yīng)用戶所按動(dòng)的下一步，提供新的圖像屏幕(未示出)，以允許用戶來(lái)選擇FIOP和適用于工具準(zhǔn)備信號(hào)的模塊。
這樣就完成了所描述的化學(xué)系統(tǒng)的初始配置。
在配置所描述的化學(xué)系統(tǒng)之后，用戶可能希望改變某些處理流程的路徑，或者改變其它方面的配置。圖12的流程示出步驟50至62，這些步驟允許用戶能夠容易的在所描述的化學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行所希望的變更。步驟50至62需要非常少的用戶，正如所要示出的那樣。例如，要使所描述的化學(xué)系統(tǒng)改變，用戶要訪問(wèn)圖4所示的主菜單32，在本例中，上拉“工具增加1從...”的屏幕圖像70(見(jiàn)圖13)，在用戶鍵入了適當(dāng)?shù)墓ぞ呙Q之后，使用下拉菜單來(lái)插入工具類型，并且可以選擇性的包括工具的位置。正如以上所提到的那樣，用戶按動(dòng)一個(gè)適當(dāng)?shù)募^鍵，來(lái)選擇適用于所標(biāo)識(shí)工具的化學(xué)品。之后，用戶按動(dòng)下一步。CCS通過(guò)顯示“工具增加2從...”的屏幕圖像72來(lái)作出響應(yīng)(見(jiàn)圖14)。隨后，在需要的情況下，用戶可以訪問(wèn)用于分配IO的數(shù)據(jù)位置的各個(gè)下拉菜單，接著按動(dòng)結(jié)束。CCS通過(guò)“部署工具，CIM”的屏幕圖像74來(lái)作出響應(yīng)，正如圖15所示。用戶簡(jiǎn)單地采用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)來(lái)訪問(wèn)所需要的觸發(fā)按鈕，以部署原先所產(chǎn)生的變更。
以上已經(jīng)參照?qǐng)D14和圖15部分描述了本發(fā)明的人機(jī)界面。在本化學(xué)處理系統(tǒng)的例子中，采用與下拉菜單有關(guān)的主選擇屏幕、以及帶有合適的下拉菜單和輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位置的相關(guān)的其它屏幕圖像，使用戶能容易地配置和控制相關(guān)的制造處理系統(tǒng)。例如，在所描述的化學(xué)系統(tǒng)中，可以擴(kuò)展本發(fā)明所描述的屏幕圖像，用于許多不同的功能。這些功能可以分別包括增加或刪除工具、往返于工具的增加或刪除化學(xué)品、重新命名工具、增加或刪除閥門箱、增加或刪除FIOP(現(xiàn)場(chǎng)IO屏)、增加或刪除工具類型、增加或刪除閥門箱類型、增加或刪除輔助信號(hào)、增加或刪除FMS(工廠監(jiān)視系統(tǒng))、增加或刪除CDM(化學(xué)分配模塊)，等等。采用這樣的方式，通過(guò)使用本發(fā)明，用戶可以迅速地配置或重新配置制造處理系統(tǒng)，而不需要改動(dòng)軟件。
化學(xué)處理系統(tǒng)中所使用的配置工具2使用戶能夠增加、編輯、和刪除系統(tǒng)的目標(biāo)。這些目標(biāo)可以包括化學(xué)室、分配器和混合器系統(tǒng)、閥門箱、使用點(diǎn)以及輔助信號(hào)。同樣，它還允許用戶使用IO任意位置系統(tǒng)來(lái)配置在信號(hào)位置，用來(lái)將系統(tǒng)IO信號(hào)放置在控制系統(tǒng)的任何位置上以提供靈活性，并且限制結(jié)構(gòu)和硬件成本。同樣，它還允許用戶配置用于各個(gè)系統(tǒng)元件所需的信號(hào)，例如，將閥門箱定義為具有特定數(shù)量的泄漏傳感器。同樣，它向用戶提供配置系統(tǒng)操作邏輯的能力，例如，啟用工具所需的信號(hào)，以及提供閥門。同樣，它還允許用戶能根據(jù)處理系統(tǒng)的特殊需要來(lái)配置安全邏輯，例如，在閥門箱泄漏事故中的隔離或關(guān)閉協(xié)議。
圖16至20說(shuō)明了在本實(shí)例中進(jìn)行可配置控制系統(tǒng)的變更的處理，如刪除某一工具。圖16示出了位于PC上的SCADA分配狀態(tài)的屏幕。圖16給出的四個(gè)工具(T1、T2、T3和T4)與CDM一開(kāi)始是相連的。
如果用戶決定通過(guò)從制造處理過(guò)程中消除某一工具來(lái)修改制造設(shè)備，則用戶就必須在圖17所示的配置工具的主選擇屏幕上開(kāi)始。使用下拉菜單，用戶選擇工具和刪除，并且隨后選擇“下一步”，繼續(xù)如圖18所示的步驟。
所顯示的下一屏幕是圖18所示的工具一刪除屏幕。使用下拉菜單，用戶選擇要?jiǎng)h除的工具。在本例中，用戶選擇工具4(T4)從配置控制系統(tǒng)中刪除。之后，用戶可按動(dòng)結(jié)束，來(lái)實(shí)現(xiàn)配置數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。
接著，用戶從SCADA應(yīng)用程序訪問(wèn)部署工具。在部署工具屏幕(圖9)上，用戶向PLC8A和8B下載新的數(shù)據(jù)，并且更新SCADA顯示和CMS服務(wù)器1的數(shù)據(jù)庫(kù)。在一個(gè)最佳的配置中，可以有兩個(gè)冗余的PLC8A和8B，如圖2所示。因此，用戶可以向PLC8A下載新的數(shù)據(jù)，而PLC8B則控制著制造處理過(guò)程。一旦PLC8A被更新，用戶就可將控制切換到PLC8A，隨后再更新PLC8B。用戶也可通過(guò)按動(dòng)相應(yīng)的按鈕來(lái)更新SCADA顯示和數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖9所示。
圖20示出所更新的SCADA分配SCADA屏幕。正如所希望的那樣，T4被刪除了，并且現(xiàn)在連接對(duì)CDM來(lái)說(shuō)是一個(gè)備份。
總的來(lái)說(shuō)，再參照?qǐng)D1和圖2，CCS可以包括多個(gè)元件，它可以組合創(chuàng)建所描述的化學(xué)品分配系統(tǒng)13的用戶可配置人機(jī)界面以及處理工藝的控制。正如圖2所示，所需要的是，該例中，在CMS服務(wù)器1中所包括的PLC8和PC之間提供了以太網(wǎng)通信。系統(tǒng)的基本概念是創(chuàng)建化學(xué)品分配系統(tǒng)的控制的配置以及在配置數(shù)據(jù)庫(kù)4中存儲(chǔ)該配置。數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的信息可以各種不同的結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的格式來(lái)放置。數(shù)據(jù)庫(kù)4可以分離成PLC數(shù)據(jù)陣列10和SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)5。PLC數(shù)據(jù)陣列10包含表格，其表格的可采用PLC8中所存在的存儲(chǔ)器陣列相匹配的方式來(lái)設(shè)置。配置了CCS之后，可以將這些數(shù)據(jù)庫(kù)表格與輸入/輸出點(diǎn)位置和/或啟用該特定邏輯表的邏輯以及應(yīng)該進(jìn)行多少次該邏輯的索引數(shù)值來(lái)組合這些數(shù)據(jù)庫(kù)表格。諸如定時(shí)器預(yù)設(shè)置的其它信息也存儲(chǔ)在與PLC8的存儲(chǔ)器陣列相匹配的表格中。PLC應(yīng)用軟件9可環(huán)繞著可配置控制系統(tǒng)的最大構(gòu)件(所分配的輸入/輸出點(diǎn)的最大數(shù)量)和需控制的目標(biāo)的最大構(gòu)件(使用的點(diǎn)，閥門箱泄漏點(diǎn))來(lái)設(shè)計(jì)。通過(guò)箱PLC8控制系統(tǒng)中的各個(gè)可能的IO點(diǎn)分配唯一的號(hào)碼，PLC數(shù)據(jù)陣列10就變成了與PLC應(yīng)用軟件9中的邏輯陣列相匹配。為了能更新PLC8的邏輯，可使用RSLinx和DDE命令的下載工具將各個(gè)PLC數(shù)據(jù)庫(kù)陣列10的信息一個(gè)接一個(gè)地移動(dòng)到PLC應(yīng)用程序9，并且采用存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)10的信息來(lái)組合PLC應(yīng)用程序邏輯陣列。例如，下載工具7將邏輯陣列裝載在離線的PLC8A，當(dāng)邏輯編程工作狀態(tài)時(shí)，在該系統(tǒng)中所分配I/O的控制從工作的PLC8C切換到備用的PLC8B，并且接管新的控制，正如以上所提到的。一直工作的PLC8A現(xiàn)在成為備用的，并且通過(guò)下載工具7將信息裝載到PLC 8A。
可配置下載陣列CDA是兩維雙整數(shù)陣列“DINT’S”，它包含在主位陣列中所存儲(chǔ)的真實(shí)世界輸入、輸出和內(nèi)部變量的參考位置。CDA使用參考位置來(lái)查看主位陣列中的輸入或輸出或內(nèi)部變量的狀態(tài)，并隨后使用該狀態(tài)，低“0”或高“1”來(lái)進(jìn)行邏輯運(yùn)算。配置下載陣列是兩維的，但具有根據(jù)必須進(jìn)行確定所需結(jié)果的邏輯來(lái)而變化的長(zhǎng)度。CDA的設(shè)計(jì)是具有基本尺寸的索引和輔助尺寸索引(index)的兩維DINA陣列。在數(shù)據(jù)集中邏輯中所使用的基本索引類似于在For/Next環(huán)路指令中的索引。輔助尺寸的索引包含來(lái)自主位陣列中的輸入或輸出或中間位的參考位置?；境叽鐚⒎Q之為“索引”，而輔助尺寸將稱之為系數(shù)。
實(shí)例配置下載陣列Temp 0 12未選擇 1 07900索引 系數(shù)0 系數(shù)1系數(shù)2123最大數(shù)值Temp 0Temp0是在數(shù)據(jù)集中器PLC8邏輯中所使用的本地變量，它參考在配置下載陣列中的系數(shù)0。對(duì)某些CDA，Temp#的范圍從0直至150。CDA例中的Temp行具有邏輯中所使用的各列的Temp#或系數(shù)。系數(shù)0...150包含了真實(shí)世界的輸入或輸出的位置。
未選擇是在系數(shù)中存儲(chǔ)配置工具的MA.Bit(主位)陣列中的參考位置，其中，在邏輯中的系數(shù)沒(méi)有被選擇或不需要或沒(méi)有使用。如果系數(shù)的參考位置是0，則在MA.Bit陣列中的位置0的狀態(tài)始終是0。如果系數(shù)的位置是1，則在MA.Bit陣列中的位置1的狀態(tài)始終是1。系數(shù)的數(shù)值位7900是永遠(yuǎn)不受檢查的“垃圾輸出”的參考位置。因?yàn)檫壿媽?duì)各種CDA是不同的，未選擇行顯示了應(yīng)該用于“未選擇”選項(xiàng)的系數(shù)數(shù)值。將0或1或7900填入到CDA中是由配置工具軟件來(lái)確定的。
沿著類似的線，SCADA應(yīng)用軟件11也應(yīng)用于預(yù)定的數(shù)據(jù)庫(kù)表格中，該表格組合了SCADA應(yīng)用的配置數(shù)據(jù)。因?yàn)镾CADA應(yīng)用軟件11和配置工具應(yīng)用軟件以及配置數(shù)據(jù)庫(kù)4都駐留在個(gè)人計(jì)算機(jī)9(未顯示)中，所以SCADA應(yīng)用11可以直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)4，以創(chuàng)建顯示處理操作的目標(biāo)和動(dòng)畫(huà)。下載工具只需要更新SCADA標(biāo)稱的數(shù)據(jù)庫(kù)。
SCADA應(yīng)用11集中成以目標(biāo)的最大數(shù)值組合的可連接的一系列可視屏幕。在SCADA屏幕上的目標(biāo)保持著離線的狀態(tài)，除了配置工具軟件能夠激勵(lì)它們。目標(biāo)的使能和目標(biāo)編程的創(chuàng)建是由配置工具數(shù)據(jù)庫(kù)4引申出來(lái)的。所連接的屏幕的每次打開(kāi)，SCADA應(yīng)用軟件11都從配置數(shù)據(jù)庫(kù)4中獲取它的動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù)，并且在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器(未顯示)的屏幕上激勵(lì)目標(biāo)。SCADA的標(biāo)稱是一組駐留在PLC8中的I/O點(diǎn)的位置。SCADA軟件使用RSLinx或其它通信OPC驅(qū)動(dòng)器與PLC相通信并確定SCADA標(biāo)稱的狀態(tài)。隨后根據(jù)標(biāo)稱的狀態(tài)來(lái)產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)。例如，如果用戶確定了閥門箱的泄漏I/O點(diǎn)。根據(jù)閥門箱應(yīng)該發(fā)生在屏幕上的位置，SCADA應(yīng)用軟件使用配置數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)創(chuàng)建包含I/O點(diǎn)地址的標(biāo)稱，并分配該標(biāo)稱來(lái)激勵(lì)SCADA對(duì)應(yīng)閥門箱泄漏點(diǎn)的目標(biāo)，通過(guò)RSLinx通信標(biāo)稱的狀態(tài)(開(kāi)或者關(guān))并因此激勵(lì)它。這就完成了與屏幕相關(guān)的所有目標(biāo)。
正如以上所顯示的，本發(fā)明的可配置控制系統(tǒng)允許用戶能容易地進(jìn)行配置，并能對(duì)制造處理系統(tǒng)進(jìn)行改變，而不需要編程者改變軟件。CCS允許用戶能迅速地在相關(guān)的制造處理系統(tǒng)中增加或刪除、更名、或創(chuàng)建目標(biāo)。本發(fā)明的效果是向用戶提供適用于用戶制造處理工藝的“即插即拔”的環(huán)境。
盡管已經(jīng)顯示和討論了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是并不意味著本發(fā)明受到限制。熟悉本領(lǐng)域的那些專業(yè)技術(shù)人士都會(huì)意識(shí)到對(duì)這些實(shí)施例的改進(jìn)，并且這些改進(jìn)都被所附加權(quán)利要求的精神和范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于制造處理系統(tǒng)的可配置控制系統(tǒng)(CCS)，該系統(tǒng)為用戶提供迅速配置或重新配置相關(guān)處理系統(tǒng)而無(wú)需使用編程工具的能力，其特征在于，所述CCS包括配置工具裝置，使用戶能迅速確定相關(guān)處理系統(tǒng)的物理、邏輯和控制配置，所述配置工具包括用于產(chǎn)生用戶在給定時(shí)間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)的處理系統(tǒng)配置的配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件的裝置；監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集裝置(SCADA)，用于自動(dòng)接收來(lái)自所述配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件的數(shù)據(jù)，并且用來(lái)在給定的時(shí)間內(nèi)部署所述處理系統(tǒng)、部署對(duì)所述處理系統(tǒng)配置的變更，以及自動(dòng)產(chǎn)生和變更人機(jī)界面(MMI)；以及可編程邏輯控制器裝置，用于自動(dòng)處理來(lái)自所述配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件的數(shù)據(jù)，從而在給定時(shí)間內(nèi)，根據(jù)所要求的系統(tǒng)配置，分配輸入/輸出(IO)和邏輯。
2.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括形成基本的圖形用戶界面(UGI)軟件，用于提供具有下拉菜單的屏幕圖像，以使用戶具有能夠?qū)ο嚓P(guān)的處理系統(tǒng)進(jìn)行配置和變更的能力。
3.如權(quán)利要求2所述的CCS，其特征在于，所述SCADA裝置包括部署工具，用于根據(jù)由所述配置工具所確定的系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)產(chǎn)生由于顯示的圖形和警示。
4.如權(quán)利要求3所述的CCS，其特征在于，所述SCADA裝置還包括監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視相關(guān)的制造處理系統(tǒng)的狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的CCS，其特征在于，所述可編程邏輯控制器裝置包括冗余可編程邏輯控制器，用于使所述相關(guān)制造處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間最大化。
6.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括用于使用戶能夠增加、編輯和刪除系統(tǒng)目標(biāo)的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括用于使用戶能夠配置信號(hào)位置從而將IO信號(hào)放置在所述控制系統(tǒng)中所要求的位置處的裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括用于使用戶能夠配置各個(gè)目標(biāo)所需要的信號(hào)的裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括用于使用戶能夠配置系統(tǒng)操作邏輯的裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括用于使用戶能夠配置安全邏輯的裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述配置工具裝置包括用于使用戶能夠增加、編輯和刪除系統(tǒng)目標(biāo)的裝置；用于使用戶能夠配置信號(hào)位置從而將IO信號(hào)放置在所述控制系統(tǒng)中所要求的位置處的裝置；用于使用戶能夠配置各個(gè)目標(biāo)所需的信號(hào)的裝置；用于使用戶能夠配置系統(tǒng)操作邏輯的裝置，以及用于使用戶能夠配置安全邏輯的裝置。
12.如權(quán)利要求3所述的CCS，其特征在于，所述部署工具由基于GECimplicity的SCADA應(yīng)用軟件組成。
13.如權(quán)利要求4所述的CCS，其特征在于，所述監(jiān)視裝置由基于GECimplicity的SCADA應(yīng)用軟件組成。
14.如權(quán)利要求1所述的CCS，其特征在于，所述可編程邏輯控制器裝置包括基于Allen-Bradley的應(yīng)用軟件。
15.一種用于提供可配置控制系統(tǒng)(CCS)的方法，用于使用戶能夠通過(guò)非編程工具的使用來(lái)迅速配置和/或變更制造處理系統(tǒng)，其特征在于，所述方法包括下列步驟提供圖形用戶界面，它包括多個(gè)由屏幕圖像驅(qū)動(dòng)的菜單，用于使用戶能夠初始化配置所述處理系統(tǒng)；接收在配置工具中由用戶通過(guò)所述多個(gè)屏幕圖像中選擇出來(lái)的屏幕圖像來(lái)輸入的初始化數(shù)據(jù)；自動(dòng)操作所述配置工具來(lái)產(chǎn)生包含從所述用戶接收的所述處理系統(tǒng)的配置的數(shù)據(jù)庫(kù)文件；自動(dòng)將數(shù)據(jù)從所述數(shù)據(jù)文件傳遞到監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用軟件(SCADA)；自動(dòng)操作所述SCADA，用以根據(jù)由配置數(shù)據(jù)所定義的處理系統(tǒng)來(lái)部署變更和產(chǎn)生圖形和警示；自動(dòng)將數(shù)據(jù)從所述數(shù)據(jù)文件傳遞到可編程邏輯控制器(PLC)應(yīng)用軟件，所述PLC應(yīng)用軟件通過(guò)向元件自動(dòng)分配輸入/輸出IO信號(hào)對(duì)從作出響應(yīng)，以根據(jù)當(dāng)前配置數(shù)據(jù)來(lái)啟用邏輯。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，該方法還包括下列步驟通過(guò)所述圖形用戶界面提供多個(gè)菜單受驅(qū)動(dòng)的屏幕圖像，以使用戶能夠在所述處理系統(tǒng)的配置中進(jìn)行變更；接收在配置工具中由用戶輸入的數(shù)據(jù)，用于變更所述處理系統(tǒng)的配置；自動(dòng)操作所述配置工具，用以將所述數(shù)據(jù)庫(kù)文件變更成所述處理系統(tǒng)的新的配置；自動(dòng)將數(shù)據(jù)從所述數(shù)據(jù)文件傳遞到所述SCADA；自動(dòng)操作所述SCADA，用以根據(jù)新的配置數(shù)據(jù)來(lái)部署所述變更和產(chǎn)生圖形和警示；以及自動(dòng)將經(jīng)修改的配置數(shù)據(jù)從所述數(shù)據(jù)文件傳遞到所述PLC應(yīng)用軟件，該P(yáng)LC應(yīng)用軟件通過(guò)向元件自動(dòng)分配輸入/輸出IO信號(hào)對(duì)此作出響應(yīng)，從而根據(jù)經(jīng)修改的配置數(shù)據(jù)來(lái)啟用邏輯。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供圖形用戶界面的步驟還包括下列步驟使用戶能夠增加、編輯和刪除系統(tǒng)目標(biāo)。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供圖形用戶界面的步驟還包括下列步驟使用戶能夠配置信號(hào)位置，以將IO信號(hào)放置在所述控制系統(tǒng)中所需的位置上。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供圖形用戶界面的步驟還包括下列步驟使用戶能夠配置各個(gè)目標(biāo)所需的信號(hào)。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供圖形用戶界面的步驟還包括下列步驟使用戶能夠配置系統(tǒng)操作邏輯；以及使用戶能夠配置安全邏輯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于制造處理系統(tǒng)的自動(dòng)配置控制系統(tǒng)(CCS)，該系統(tǒng)允許用戶訪問(wèn)在屏幕圖像上的菜單來(lái)初始化配置所述處理，并隨后能夠迅速增加、更改和刪除裝置和控制信號(hào)，而不需要修改軟件程序?？刂葡到y(tǒng)采用配置工具，它用于自動(dòng)將用戶所輸入數(shù)據(jù)傳遞到所述CCS提供配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件。部署工具自動(dòng)將配置數(shù)據(jù)庫(kù)文件下載到SCADA應(yīng)用并作出響應(yīng)，來(lái)定義系統(tǒng)、監(jiān)視處理系統(tǒng)的狀態(tài)以及顯示屏幕圖像。部署工具也提供了通過(guò)將應(yīng)用下載到PLC應(yīng)用中的數(shù)據(jù)，以定義處理系統(tǒng)的目標(biāo)和邏輯。
文檔編號(hào)G05B19/00GK1577192SQ200310114240
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月12日
發(fā)明者M·W·希爾頓, B·A·亞力山大, C·A·韋奇曼, W·D·拉方頓 申請(qǐng)人:波克股份有限公司