用于使得能够访问食品生产工厂的工艺数据的方法和装置与流程

1.本发明涉及食品加工行业中的软件技术。更具体地，本发明涉及用于使得能够访问食品生产工厂的工艺数据的方法和装置。


背景技术：

2.如今，在食品生产行业中，监控和数据采集(scada)系统等系统通常用于控制食品生产工厂的设备。对于scada系统运行和控制工厂，其取决于描述所有设备及其相应属性的数据。例如，对于罐，使用scada系统通常需要容积、入口、出口和与之相连的阀等属性。
3.许多工厂依赖于相同类型的设备，但具有不同的设置和针对单个工厂的特别定制。由于这些差异，需要为每个工厂定制代表该工厂的数据模型，这反过来会产生较高的工程成本。由于存在几种不同类型的控制系统，因此通常需要对控制系统进行调整，这也增加了工程成本。
4.目前这个问题的一般解决方案是创建反映特别安装所需定制的数据库模型。然后，工程师将编写脚本以检索针对独特数据库方案的数据。然而，这个过程很耗时，并且增加了引入错误的风险。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述一个或多个限制。特别地，本发明的一个目的是提供一种方法，通过动态生成api而不改变食品生产工厂的控制系统，从而能够从食品生产工厂进行经济高效且更容易的数据检索。
6.已经认识到，通过自动生成api，可以实现更高的工艺数据可访问性。这对于例如人机界面(hmi)开发人员在开发食品加工工厂的监控系统时可能是有益的。
7.为了有效地管理不同类型的控制系统，已经认识到，可以基于通过控制系统检索到的食品生产工厂的属性来形成数字模型(也称为数据模型)。为了避免控制系统类型依赖性，将属性转换为数据模型属性，数据模型属性则基于这些数据模型构建。因此，如果使用中央服务器来托管数据模型，则使得中央服务器中用于将属性转换为数据模型属性的软件支持不同类型的控制系统就足够。
8.此外，还认识到，通过将源自食品生产工厂的属性的数据模型属性与工厂设计数据(即与通常由工艺工程师制作的生产工厂的工艺设计相关的信息)相结合，api可被构建为包括hmi开发者在开发hmi应用时所需的大部分或全部信息。例如，使用建议的方法，智能搜索功能可以在开发过程中提供可用的替代方案。
9.根据第一方面，提供了一种用于使得能够访问由控制系统控制的食品生产工厂的工艺数据的方法，所述方法包括：
10.由中央服务器从控制系统接收食品生产工厂的属性；
11.基于所述属性生成数据模型，所述数据模型包括数据模型属性，其中所述数据模型是独立于控制系统类型；
12.将所述数据模型属性传输到应用编程接口(api)工具；
13.从所述api工具接收经适配的数据模型属性；
14.基于所述经适配的数据模型属性更新所述数据模型；
15.由所述中央服务器从工厂设计工具接收工厂设计数据；
16.基于所述数据模型和所述工厂设计数据生成api；
17.将所述api传输到监控设备，从而使得所述监控设备能够从食品生产工厂接收工艺数据。
18.如上所述，通过具有中央服务器，可以基于来自控制系统的属性形成数据模型，并且通过这样做可以避免控制系统依赖性，使得能够减少设置新安装所需的时间量，并且由于需要较少的定制，还可以降低安装期间出错的风险。
19.通过提供调整数据模型属性的可能性，实现了动态方法。换言之，api可用于满足需求，从而避免高昂的工程成本。
20.此外，通过包括工厂设计数据，可以在形成api时将来自多个来源的信息组合，使得能够降低hmi开发人员或其他使用api的人员缺乏信息的风险。
21.在此，术语“工艺数据”应理解为包括由工厂不同部分的传感器收集的全部参数值，如温度、流速、湍流等，以及配置数据，即工厂或工厂的一部分当前配置为如何运行，例如，哪些罐用于盛装产品，哪些罐已清洗。配置数据可以从例如阀、控制单元(例如plc)或控制系统中检索。通过这种方式，可以创建hmi应用程序，其中包括配置数据和/或参数值并在屏幕上显示。还可以通过可用于更改参数值和/或配置数据的hmi应用程序接收用户输入。
22.api可以使得监控设备被配置为直接从食品生产工厂的至少一个传感器接收工艺数据。
23.如果所有工艺数据都要通过控制系统发送，则存在通过食品生产工厂中的传感器提供的信息无法到达hmi开发人员的风险。例如，控制系统可能不支持阀的切换时间，如果不支持，信息就无法到达hmi工程师。但是，如果可以直接从传感器中检索工艺数据，即绕过控制系统，则hmi工程师就不受控制系统限制。为确保可直接从传感器检索工艺数据，可通过工厂设计数据和/或通过api工具来检索传感器信息。
24.工艺数据可以是控制系统无法访问的传感器数据。
25.控制系统可以是监控和数据采集(scada)系统。
26.监控设备可以是人机界面(hmi)设备。
27.数据模型可以是独立于控制系统编程语言的。
28.基于经适配的数据模型属性生成api的步骤可以包括以下子步骤：
29.生成源代码；
30.将源代码编译成二进制文件。
31.基于经适配的数据模型属性生成api的步骤可以包括以下子步骤：
32.生成api文档。
33.根据第二方面，提供了一种中央服务器，其使得能够访问由控制系统控制的食品生产工厂的工艺数据，其中，中央服务器通过控制系统通信连接到食品生产工厂，并通信连接到api工具、工厂设计工具和监控设备，中央服务器包括处理器和收发器，
34.所述收发器被配置为：
35.从控制系统接收食品生产工厂的属性；
36.将数据模型属性传输到api工具；
37.从api工具接收经适配的属性；
38.从工厂设计工具接收工厂设计数据；
39.将api传输到监控设备，
40.所述处理器和存储器被配置为执行：
41.数据模型生成功能，其被配置为基于属性生成数据模型，所述数据模型包括数据模型属性，其中数据模型独立于控制系统类型；
42.数据模型更新功能，其被配置为基于经适配的数据模型属性来更新数据模型；
43.api生成功能，其被配置为基于数据模型和工厂设计数据生成api。
44.api可以使得监控设备被配置为直接从生产工厂中的传感器接收工艺数据。
45.工艺数据可以是控制系统无法访问的传感器数据。
46.控制系统可以是监控和数据采集(scada)系统。
47.监控设备可以是人机界面(hmi)设备。
48.根据第三方面，提供了一种食品生产工厂，其包括：
49.多个食品生产单元；
50.与食品生产单元中的传感器通信连接的控制系统；
51.根据第二方面的中央服务器；
52.api工具，其被配置为基于数据模型属性生成经适配的数据模型属性；
53.工厂设计工具，其被配置为提供工厂设计数据；以及
54.监控设备，其被配置为从食品生产单元中的传感器接收工艺数据，其中通过使用api来配置监控设备的软件。
55.根据第四方面，提供了一种计算机程序，其包括用于实现根据第一方面的方法的指令。
56.本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现。
附图说明
57.现在将参考附图通过示例的方式说明本发明的实施方案，其中
58.图1是食品生产工厂的示意图，其包括控制系统、中央服务器和监控设备；
59.图2是说明用于使得能够访问食品生产工厂的工艺数据的方法的步骤的流程图。
60.图3更详细地说明了中央服务器。
具体实施方式
61.图1举例说明了食品生产工厂100的概况。在该示例中，提供了包括多个食品生产单元104a-e的食品生产线102。然而，即使未示出，食品生产工厂100也可以包括多个通过阀电池相互连接的食品生产单元104a-e的线路或网络。
62.食品生产单元104a-e可以包括可编程逻辑控制器(plc)和多个传感器106a-f。如图所示，可以在同一食品生产单元中提供多个传感器，也可以存在没有传感器的食品生产单元。在本文中，食品生产单元应具有广泛的含义，并且也可包括例如管道、阀或包装设备。
63.食品生产单元104a-e可以由与食品生产单元104a-e通信连接的控制系统108控制。通过控制系统108，食品生产工厂100的属性110，或者更具体地，食品生产单元104a-e，可以提供给中央服务器112。
64.中央服务器112在此被示为食品生产工厂的一部分。然而，中央服务器也可以在多个食品生产工厂之间共享。在共享中央服务器的情况下，不同食品生产工厂之间的信息可以共享。
65.基于属性110可以形成数据模型114。数据模型可以被视为食品生产工厂100(即食品生产单元104a-e)的数字模型。为了提高效率，数据模型可以独立于控制系统类型，也就是说，被配置用于基于属性创建数据模型的软件可以将不同的编程语言、不同的架构等转换为通用格式。这些属性也可以称为输入-输出(io)属性，也称为参数。
66.作为数据模型114的一部分的数据模型属性116可以从中央服务器112传输到应用程序编程工具(api)工具118。api工具118可以与中央服务器112分离，但也可以全部或部分共享与中央服务器相同的硬件。api工具118的优点是，数据模型属性116可以根据与如何使用待开发的api相关的需求和要求进行调整。这些需求和要求可反映在输入到api工具118的api工具输入数据120中。该输入可由用户经由用户接口提供。
67.基于api工具输入数据120，可形成经适配的数据模型属性122并将其传输回中央服务器112。然而，作为替代方案，可将api工具输入数据120直接发送至中央服务器，从而可在中央服务器中形成经适配的数据模型属性。
68.除了经适配的数据模型属性122之外，中央服务器112还可以接收工厂设计数据123。工厂设计数据123可以从工厂设计工具124提供，工厂设计工具可以是工艺工程师用于设计食品生产工厂100的工具。工厂设计数据123可以在数据模型属性传输到api工具之前提供，因此工厂设计数据123可以反映在传输到api工具118的数据模型属性116中。
69.使用经适配的数据模型属性122和工厂设计数据123，可以形成api 125。api 125可以包括软件模块127和api文档127(即描述软件模块的文本数据)，两者均在中央服务器112中自动生成。
70.api 125可以被提供给监控设备128，使得例如可以开发hmi应用，其中使用来自食品生产工厂100的工艺数据130。除了作为hmi设备(如触摸显示器)之外，监控设备还可以是使用基于电子表格的软件(如microsoft excel
tm
)的个人计算机，其中工艺数据130被连续监视。
71.如图所示，工艺数据130可经由控制系统或直接从传感器106a-f中的一个或多个提供给监控设备130。具有绕过控制系统的选项的优点在于，如果控制系统108不支持经由控制系统108发送工艺数据130或工艺数据130的一部分，则在具有绕过控制系统的选项时仍可以发送工艺数据130或工艺数据130的一部分。
72.图2是流程图200，示出了用于使得能够访问由控制系统108控制的食品生产工厂100的工艺数据130的方法。
73.在第一步骤202中，可以接收食品生产工厂100的属性110。
74.在第二步骤204中，可以基于属性110生成数据模型114。数据模型114可以包括数据模型属性116，并且数据模型114可独立于控制系统类型。
75.在第三步骤206中，可以将数据模型属性116传输到api工具118。
76.在第四步骤208中，可从api工具118接收经适配的数据模型属性122。
77.在第五步骤210中，可基于经适配的数据模型属性122来更新数据模型114。
78.在第六步骤212中，可以由中央服务器112接收来自工厂设计工具124的工厂设计数据123。
79.在第七步骤214中，可以基于数据模型114和工厂设计数据123生成api 125。
80.在第八步骤216中，api 125可以被传输到监控设备128，从而使得监控设备128能够从食品生产工厂100接收工艺数据130。
81.可选地，第七步骤214可包括生成源代码的第九步骤218和将源代码编译为二进制文件的第十步骤220。
82.可选地，在第十一步骤222中可以生成api文档。第十一步骤可以是第七步骤214的子步骤。
83.即使按特定顺序描述，这些步骤也可以按其他顺序执行。
84.图3更详细地示出了中央服务器112。如图所示，中央服务器112可包括存储器300、处理器302和收发器304。
85.收发器304可被配置为从控制系统108接收食品生产工厂100的属性110，将数据模型属性116传输到api工具118，从api工具118接收经适配的属性122，从工厂设计工具124接收工厂设计数据123，并将api 125传输到监控设备128。
86.处理器302和存储器300可被配置为执行被配置为基于属性110生成数据模型的数据模型生成功能306、被配置为基于经适配的数据模型属性122更新数据模型114的数据模型更新功能308、被配置为基于数据模型114和工厂设计数据123生成api 125的api生成功能310。
87.从上面的描述可以看出，尽管已经描述和显示了本发明的各种实施方案，但本发明不限于此，而是也可以在以下权利要求中定义的主题范围内以其他方式实施。