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CN113282059B - 用于智能电气设备的自动配置的系统和方法 - Google Patents

用于智能电气设备的自动配置的系统和方法 Download PDF

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CN113282059B CN202110126852.5A CN202110126852A CN113282059B CN 113282059 B CN113282059 B CN 113282059B CN 202110126852 A CN202110126852 A CN 202110126852A CN 113282059 B CN113282059 B CN 113282059B
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大卫·C·马祖尔
菲利普·穆伦
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Rockwell Automation Technologies Inc
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Abstract

提供了一种用于智能电气设备的自动配置的系统和方法。该方法包括接收一个或更多个数据文件，其具有：与工业系统中的一个或更多个电气设备相关联的一个或更多个用户选择的输入参数、与电气设备相关联的一个或更多个输出参数、一个或更多个输入/输出参数标签、与每个电气设备的数据传输相关联的频率或条件、或其组合。电气设备可以基于国际电工委员会61850标准经由第一通信网络进行通信，并且控制器可以经由不同的通信网络进行通信。该方法还包括基于数据文件对控制器进行自动编程以控制每个电气设备的一个或更多个操作，以及将数据文件沿着底盘系统的背板发送至通信地耦接至控制器的网关设备。基于一个或更多个数据文件自动配置网关设备。

Description

用于智能电气设备的自动配置的系统和方法
技术领域
本公开内容总体上涉及自动配置控制器以与工业系统中的一个或更多个智能电子设备(IED)一起使用。更具体地，本公开内容涉及提供控制器的自动配置的配置系统，该控制器用于与工业系统中的利用与控制器不同的通信协议网络的一个或更多个IED进行通信，并且用于控制一个或更多个IED的一个或更多个操作。
背景技术
大型工业系统——例如过程控制系统——通常包括可以使用不同通信协议进行通信的成百上千个设备。例如，这样的设备可以包括作为过程控制系统的一部分的智能电机控制设备(例如，控制器)以及作为电力分配和自动化控制系统的一部分的智能电气设备(IED)。在某些工业系统中，智能电机控制设备可以经由与IED不同的通信协议来传送数据。同样地，工业系统中的利用特定通信协议的控制器可能不会被配置成读取从利用不同通信协议的IED接收的数据。因此，提供自动配置控制器以供使用并且与利用不同通信协议的IED进行通信以使工业系统中的设备的手动编程和配置最小化的系统和方法可能有用。
这部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求保护的本技术的各个方面相关的技术的各个方面。该讨论被认为有助于向读者提供背景信息以利于更好地理解本公开内容的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应在这种情况下阅读，而不是作为对现有技术的承认。
发明内容
下面阐述本文所公开的特定实施方式的概述。应当理解，呈现这些方面仅是为了向读者提供这些特定实施方式的简要概述，并且这些方面不旨在限制本公开内容的范围。实际上，本公开内容可以涵盖下文可能未阐述的各种方面。
在一个实施方式中，一种系统具有工业系统中的可以经由第一通信网络进行通信的控制器以及工业系统中的可以经由第二通信网络进行通信的一个或更多个电气设备。该系统还具有一个或更多个处理器以及存储器，该存储器能够由处理器访问，该存储器存储指令，所述指令在由处理器执行时，使处理器生成通过计算设备显示的图形用户界面，该图形用户界面包括与工业系统中的每个电气设备相关联的一组输入/输出(I/O)参数。所述指令还使处理器接收与每个电气设备相关联的一组I/O参数中的一个或更多个用户选择的I/O参数的指示，并且基于用户选择的I/O参数的指示生成第一数据文件，该第一数据文件具有：可以从控制器发送至电气设备的一个或更多个输入参数、可以从电气设备发送至控制器的一个或更多个输出参数、一个或更多个I/O参数标签、或其组合。此外，所述指令还使处理器：生成第二数据文件，该第二数据文件具有用户选择的I/O参数以及与每个电气设备的数据传输相关联的频率或条件；并且将第一数据文件和第二数据文件发送至控制器。在接收到第一数据文件和第二数据文件之后，该控制器被自动配置成至少基于该第一数据文件与每个电气设备进行通信。
在另一实施方式中，一种方法包括接收一个或更多个数据文件，所述一个或更多个数据文件具有：与工业系统中的一个或更多个电气设备相关联的一个或更多个用户选择的输入参数、与电气设备相关联的一个或更多个输出参数、一个或更多个输入/输出参数标签、与每个电气设备的数据传输相关联的频率或条件、或其组合。电气设备可以基于国际电工委员会61850标准经由第一通信网络进行通信，并且控制器可以经由不同的通信网络进行通信。所述方法还包括：基于数据文件对控制器进行自动编程以控制每个电气设备的一个或更多个操作；以及将数据文件沿着底盘系统的背板发送至通信地耦接至控制器的网关设备。基于一个或更多个数据文件自动配置网关设备。
在另一实施方式中，一种非暂态计算机可读介质具有指令，所述指令在由一个或更多个处理器执行时，使处理器执行以下操作，包括：生成通过计算设备显示的图形用户界面，该图形用户界面包括与工业系统中的一个或更多个相应电气设备相关联的一组输入/输出(I/O)参数。电气设备可以基于国际电工委员会(IEC)61850标准经由第一通信网络进行通信。所述操作还包括接收与电气设备相关联的一组I/O参数中的一个或更多个用户选择的I/O参数的指示，并且基于用户选择的I/O参数的指示生成一个或更多个数据文件，所述一个或更多个数据文件具有：可以从控制器发送至电气设备的一个或更多个输入参数、可以从电气设备发送至控制器的一个或更多个输出参数、一个或更多个I/O参数标签、与每个电气设备的数据传输相关联的频率或条件、或其组合。控制器可以经由不同于第一通信网络的第二通信网络进行通信。此外，所述操作包括将数据文件发送至控制器。控制器被自动配置成基于一个或更多个数据文件控制每个电气设备的一个或更多个操作。
可以存在与本公开内容的各个方面相关的以上所提出的特征的各种改进。其他特征同样也可以并入这些各个方面。这些改进和附加特征可以单独存在或以任何组合存在。例如，以下关于一个或更多个示出的实施方式讨论的各种特征可以单独或以任何组合并入本公开内容的上述任何方面。以上呈现的简要概述仅旨在使读者熟悉本公开内容的实施方式的某些方面和上下文，而非限制于所要求保护的主题。
附图说明
在参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，贯穿整个附图，相似的附图标记表示相似的部分，其中：
图1示出了根据本文描述的实施方式的工业通信系统的框图；
图2示出了根据本文描述的实施方式的图1的工业通信系统所采用的配置系统的框图；
图3示出了根据本文描述的实施方式的用于自动配置控制器以供使用并且与工业系统中的利用不同通信协议的智能电气设备(IED)进行通信的方法的流程图；
图4示出了根据本文描述的实施方式的图形用户界面的示例性启动窗口，该图形用户界面利于控制器的配置以供使用并且与IED进行通信；以及
图5示出了根据本文描述的实施方式的图形用户界面的配置窗口，该图形用户界面利于控制器的配置以供使用并且与IED进行通信。
具体实施方式
下面将描述一个或更多个具体实施方式。为了提供这些实施方式的简明描述，在说明书中没有描述实际实现方式的所有特征。应当理解，在任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须做出许多特定于实现方式的决策以实现开发者的特定目标，例如符合可能随实现方式变化的系统相关约束和商业相关约束。此外，应当理解，这样的开发工作可能复杂且耗时，但是对于得益于本公开内容的普通技术人员而言，仍然是设计、制造和加工的常规任务。
大型工业系统——例如过程控制系统——通常包括可能使用不同通信协议进行通信的成百上千个设备。例如，这样的设备可以包括作为过程控制系统的一部分的智能电机控制设备(例如，控制器)以及作为电力分配和自动化控制系统的一部分的智能电气设备(IED)(例如，仪表继电器、电机继电器、变压器、发电机、断路器、功率监测器、开关设备等)。通常，电机控制设备经由与IED不同的通信协议来传送数据。例如，在某些工业系统中，电机控制设备可以经由以太网/IP网络进行通信，而IED基于国际电工委员会(IEC)61850标准等经由未修改的以太网网络进行通信。同样地，由于IED利用不同的通信协议，所以这种工业系统中的控制器可能不会被配置成读取从IED接收的数据或写入IED可以处理或接收的命令。在这种情况下，用户可以手动配置控制器以读取从每个IED接收的数据并且向每个IED写入命令以执行一个或更多个操作。然而，该过程可能费力且耗时，因为用户通常必须手动写入脚本指令以单独地在IEC 61850网络上从每个IED提取输入/输出(I/O)参数信息，对接收到的I/O参数信息进行解码以识别与每个IED相关联的一组I/O参数，以及在控制器中映射与每个IED相关联的一组I/O参数。
因此，本公开内容的实施方式总体上涉及一种自动配置控制器的配置系统，该控制器用于与工业系统中的利用与控制器不同的通信协议的一个或更多个IED进行通信并且控制一个或更多个IED的一个或更多个操作。例如，控制器可以经由以太网/IP网络进行通信，而IED基于国际电工委员会(IEC)61850标准经由未修改的以太网网络进行通信。此外，配置系统还可以配置网关设备以在控制器与IED之间交换I/O参数数据。例如，网关设备可以经由第一通信网络(例如，以太网/IP网络)从控制器接收每个IED的输入参数数据(例如，命令指令)，经由第二通信网络(例如，IEC 61850网络)将输入参数数据发送至相应的IED，从IED接收输出参数数据，以及将输出参数数据发送至控制器。网关设备可以经由底盘系统的背板通信地耦接至控制器。
在某些实施方式中，配置系统可以生成用于在能够由用户访问的计算设备上显示的图形用户界面，该图形用户界面利于控制器的配置，该控制器用于与工业系统中的利用与控制器不同的通信协议网络的一个或更多个IED进行通信，并且用于经由网关设备控制一个或更多个IED的一个或更多个操作。例如，配置系统可以访问数据库以获得与工业系统中的每个IED相关联的信息，例如每个IED的标识符、每个IED的类型、与每种类型的IED相关联的一组I/O参数等。图形用户界面可以给用户提供与工业系统中的每个IED相关联的每组I/O参数。然后，用户可以选择与每个IED相关联的每组I/O参数的子集以作为来自每个IED的输出进行读取或者作为至每个IED的输入进行写入。
基于与每个IED相关联的用户选择的I/O参数，配置系统可以生成第一数据文件(例如，可扩展标记语言(XML)文件)，该第一数据文件可以限定可以经由网关设备在每个IED与控制器之间交换的一种或更多种类型的I/O参数数据。即，第一数据文件是控制器配置文件，其用于基于控制器配置文件中的一种或更多种类型的I/O参数数据创建或修改控制器中的I/O参数标签。例如，第一数据文件可以包括：可以被发送至每个IED的一种或更多种类型的用户选择的输入参数、可以从每个IED接收的一种或更多种类型的用户选择的输出参数、与用户选择的I/O参数相对应的要被存储在控制器中的一个或更多个I/O参数标签、以及可以发起网关设备与控制器之间的I/O参数数据传输的一个或更多个条件。附加地，配置系统可以生成第二数据文件(例如，XML文件)，该第二数据文件包含设备映射数据，该设备映射数据限定如何基于用户选择的I/O参数在网关设备与每个IED之间交换数据。例如，第二数据文件可以包括：与网关设备相关联的多个连接、与每个连接相关联的I/O参数类型(例如，输入或输出)、在网关设备与每个IED之间发送的每种类型的用户选择的I/O参数、在每个IED与网关设备之间每个用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率等。第二数据文件还可以限定如何将从每个IED接收的I/O参数数据映射到存储在控制器中的每个相应的I/O参数标签。
在生成第一数据文件和第二数据文件之后，配置系统然后可以经由第一通信网络将第一数据文件和第二数据文件发送至控制器。在接收到第一数据文件后，可以基于第一数据文件自动配置控制器。例如，控制器可以将在第一数据文件中限定的I/O参数标签存储在控制器中。
控制器还可以将第二数据文件推送至网关设备。例如，底盘可以包括插入底盘的插槽或接收端口中的控制器和网关设备。底盘的背板可以在耦接至底盘的每个设备之间发送数据。即，控制器和网关设备可以经由底盘的背板通信地耦接。在控制器和网关设备的电力循环之后(即，重启控制器和网关设备)，控制器可以经由底盘系统的背板将第二数据文件发送至网关设备。然后可以基于第二数据文件自动配置网关设备。例如，基于第二数据文件中的设备映射数据，网关设备可以将网关设备的一个或更多个连接与和IED相关联的特定输入参数或和IED相关联的特定输出参数相关联。网关设备还可以基于在第二数据文件中限定的相应的用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率，为网关设备的每个连接设置更新速率值。然后，网关设备可以利用第二通信网络将网关设备的配置推送至每个IED。这样，即使在工业系统中IED利用与控制器不同的通信协议，配置系统也可以自动配置控制器以与IED通信并且控制一个或更多个IED的一个或更多个操作(例如，经由网关设备)。以这种方式，配置系统可以利于减少用户手动执行的编程量来配置控制器以供使用并且与工业系统中的利用与控制器不同的通信协议的IED进行通信。下面将参照图1至图3讨论关于配置系统、控制器、网关设备和IED的其他细节。
通过介绍，图1示出了根据本文中呈现的实施方式的示例性工业通信系统100的框图。工业通信系统100可以包括配置系统110，该配置系统110生成用于在能够由用户访问的一个或更多个计算设备112上显示的图形用户界面，该图形用户界面利于控制器116的配置，控制器116用于与工业系统中的利用与控制器116不同的通信协议的一个或更多个IED122、IED 124、IED 126通信，并且用于控制IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。例如，IED可以包括仪表继电器、电机继电器、变压器、发电机、断路器、功率监测器、开关设备等。控制器116可以被配置成从IED读取特定类型的输出参数数据，并且写入IED可以理解的特定类型的输入参数数据(例如，命令指令)以执行与减载、负载管理、断开断路器、闭合断路器等相关联的操作。在某些实施方式中，控制器116可以经由第一通信协议网络118进行通信，并且IED 122、IED 124、IED 126可以经由不同于第一通信网络118的第二通信协议网络128进行通信。例如，第一通信协议网络118可以包括可以被实现为局域网(LAN)、广域网(WAN)等的任何有线网络或无线网络，或任何工业通信网络协议，例如以太网/IP、控制网、设备网等。相反，第二通信协议网络可以包括基于IEC 61850标准的未修改的以太网网络。
为了生成通过计算设备112显示的图形用户界面，配置系统110可以访问数据库114以获取与工业系统中的每个IED相关联的信息。例如，与每个IED相关联的信息可以包括每个IED的标识符、每个IED的产品类型、与每种类型的IED相关联的一组I/O参数等。应当注意，数据库114可以是通过特定的专有协议(例如，第一通信网络)与配置系统110或其他设备专门地通信的专有数据库。附加地，尽管本文中讨论的实施方式将数据库114称为单个数据库，但是应当理解，在一些实施方式中，数据库114可以包括一个以上的数据库。还应当注意，计算设备112可以是包括通信能力、处理能力等的任何合适的计算设备。例如，计算设备112可以是可以利于图形用户界面的显示以及与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的一个或更多个用户选择的I/O参数的提交的任何通用计算设备。应当注意，配置系统110也可以是类似计算设备112的任何合适的计算设备。同样地，配置系统110和/或计算设备112可以是通用计算机、移动计算设备、膝上型计算设备、平板计算设备、可穿戴计算设备(例如，智能手表)等。
配置系统110可以经由图形用户界面从计算设备112接收与每个IED 122、IED124、IED 126相关联的用户选择的I/O参数的指示，用户希望控制器116读取该指示作为来自工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126的输出或者写入该指示作为至工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126的输入。基于与每个IED相关联的用户选择的I/O参数的指示，配置系统110可以生成第一数据文件，该第一数据文件限定可以经由网关设备120在每个IED 122、IED 124、IED 126与控制器116之间交换的一种或更多种类型的I/O参数数据。例如，第一数据文件可以包括：可以经由网关设备120从控制器116发送至每个IED 122、IED 124、IED 126的一种或更多种类型的用户选择的输入参数，可以经由网关设备120从每个IED 122、IED 124、IED 126发送至控制器116的一种或更多种类型的用户选择的输出参数，与用户选择的I/O参数相对应的要被存储在控制器116中的一个或更多个I/O参数标签，以及可以发起网关设备120与控制器116之间的I/O参数数据传输的一个或更多个条件。
配置系统110还可以生成第二数据文件，该第二数据文件包含设备映射数据，该设备映射数据限定如何在网关设备120与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126之间交换数据。例如，第二数据文件可以包括：与网关设备120相关联的多个连接(例如，通用工业协议(CIP)连接)，每个连接的I/O参数类型(例如，输入或输出)，在网关设备120与每个IED 122、IED 124、IED 126之间传输的每种类型的I/O参数数据，每个IED 122、IED 124、IED 126与网关设备120之间的每个用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率等。第二数据文件还可以限定如何将从每个IED 122、IED 124、IED 126接收的I/O参数数据映射到存储在控制器116中的每个相应的I/O参数标签。
在生成第一数据文件和第二数据文件之后，配置系统110然后可以经由第一通信网络118将第一数据文件和第二数据文件发送至控制器116。在接收到第一数据文件后，可以基于第一数据文件自动配置控制器116。例如，控制器116可以将在第一数据文件中限定的I/O参数标签存储在控制器116中。控制器116还可以沿着底盘系统的背板130将第二数据文件推送至网关设备120。例如，在控制器116和网关设备120的电力循环之后，控制器116可以将第二数据文件发送至网关设备120。然后，可以基于第二数据文件自动配置网关设备120。基于第二数据文件中的设备映射数据，网关设备120可以将网关设备120的一个或更多个连接与和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输入参数或和IED 122、IED 124、IED126相关联的特定输出参数相关联。网关设备120还可以基于在第二数据文件中限定的相应的用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率来设置与网关设备120的每个连接相关联的更新速率的值。然后，网关设备120可以利用第二通信网络128将网关设备120的配置推送至每个IED 122、IED 124、IED 126。
在一些实施方式中，控制器116和网关设备120可以是单个设备。例如，控制器116可以具有与网关设备120相同的功能或与网关设备120类似的功能，或者网关设备120可以具有与控制器116相同的功能或与控制器116类似的功能。在一个实施方式中，在接收到第一数据文件和第二数据文件后，控制器116可以被配置成：存储在第一数据文件中限定的I/O参数标签，将控制器的一个或更多个连接与和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输入参数或和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输出参数相关联，基于在第二数据文件中限定的相应的用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率来设置与控制器的每个连接相关联的更新速率的值，利用第二通信网络128将控制器116的配置推送至每个IED 122、IED 124、IED 126，或其组合。在一些实施方式中，第一数据文件和第二数据文件可以是用于配置控制器116或网关设备120的单个数据文件。
为了执行上述动作中的一些，配置系统110可以包括某些实施方式以利于这些动作。图2是配置系统110内的示例部件的框图。例如，配置系统110可以包括通信部件202、处理器204、存储器206、存储装置208、输入/输出(I/O)端口210、显示器212等。通信部件202可以是可以利于计算设备112、数据库114、控制器116等之间的通信的无线通信部件或有线通信部件。附加地，通信部件202可以利于与配置系统110之间的数据传输，使得配置系统110可以从数据库114接收与特定工业系统中的每个IED相关联的信息以及从计算设备130接收用户选择的I/O参数的指示。
处理器204可以是能够执行计算机可执行代码的任何类型的计算机处理器或微处理器。处理器204还可以包括可以执行下面描述的操作的多个处理器。存储器206和存储装置208可以是能够用作存储处理器可执行代码、数据等的媒介的任何合适的制品。这些制品可以表示可以存储处理器可执行代码的计算机可读介质(例如，任何合适形式的存储器或存储装置)，处理器204使用该处理器可执行代码来执行本公开的技术。存储器206和存储装置208还可以用于存储数据、消费者模型、各种其他软件应用等。存储器206和存储装置208可以表示可以存储处理器可执行代码的非暂态计算机可读介质(例如，任何合适形式的存储器或存储装置)，处理器204使用该处理器可执行代码来执行本文中所描述的各种技术。应当注意，非暂态仅指示媒介是有形的而非信号。
I/O端口210可以是耦接至其他外围部件例如输入设备(例如，键盘、鼠标)、传感器、I/O模块等的接口。显示器212可以操作以描绘与被处理器204处理的软件或可执行代码相关联的可视化。在一个实施方式中，显示器212可以是能够接收来自配置系统110的用户的输入的触摸显示器。例如，显示器212可以是任何合适类型的显示器，例如液晶显示器(LCD)、等离子显示器或有机发光二极管(OLED)显示器。附加地，在一个实施方式中，可以与可以用作配置系统110的控制接口的一部分的触敏机构(例如，触摸屏)结合来提供显示器212。
应当注意，以上关于配置系统110描述的部件是示例性部件并且自动配置系统110可以包括另外的部件或更少的部件。附加地，应当注意，计算设备112、控制器116和网关设备120也可以包括如描述为配置系统110的一部分的类似部件。
考虑到上述内容，图3示出了用于自动配置控制器116以与利用与控制器116不同的通信协议的一个或更多个IED 122、IED 124、IED 126通信的方法300的流程图。通常，方法300可以包括生成用于在能够由用户访问的计算设备112上显示的图形用户界面，该图形用户界面利于控制器116的用户配置。
尽管以特定顺序描述了方法300的以下描述，但是应当注意，方法300不限于所描述的顺序，并且反之，可以以任何合适的顺序来执行方法300。此外，尽管方法300被描述为由配置系统110执行，但是应当注意，可以由任何合适的计算设备来执行方法300。
如上所述，方法300可以包括配置系统110生成图形用户界面，该图形用户界面利于控制器116的配置，控制器116用于与工业系统中的一个或更多个IED 122、IED 124、IED126通信，并且控制每个IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。例如，图形用户界面可以给用户提供与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的一组I/O参数。一组I/O参数可以包括电压I/O参数、电流I/O参数、功率I/O参数、功率因数I/O参数、与跳闸相关联的警报I/O参数、与故障相关联的警报I/O参数，与警告相关联的警报I/O参数等。在某些实施方式中，一组I/O参数可以被分组为报告。
在图形用户界面显示与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的一组I/O参数之后，用户然后可以在图形用户界面中选择与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的每组I/O参数的子集，用户希望控制器116读取该子集作为来自每个IED 122、IED124、IED 126的输出或者写入该子集作为至每个IED 122、IED 124、IED 126的输入。基于与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的用户选择的I/O参数，配置系统110可以生成第一数据文件，该第一数据文件限定可以经由网关设备120在每个IED 122、IED 124、IED 126与控制器116之间交换的一种或更多种类型的I/O参数数据。第一数据文件限定与IED 122、IED 124、IED 126的数据的每个参数相关联的数据类型和构件(member)。与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的限定包括每个IED 122、IED 124、IED 126的全限定名(FQN)以及与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的实例的数据路径。以这种方式，第一数据文件的创建和基于第一数据文件的控制器116的后续配置使控制器116的手动映射最小化。然后，配置系统110可以生成第二数据文件，该第二数据文件包含设备映射数据，该设备映射数据限定如何在网关设备120与每个IED 122、IED 124、IED 126之间交换数据。第二数据文件的设备映射数据提供用于网关设备120与控制器116交换数据的架构(schema)。第二数据文件还利于将与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的每个I/O参数自动映射到能够与控制器116兼容的网关设备120的相应连接。
在生成第一数据文件和第二数据文件之后，配置系统110然后可以将第一数据文件和第二数据文件发送至控制器116。可以基于第一数据文件自动配置控制器116。例如，在读取和解析第一数据文件之后，控制器116可以将在第一数据文件中限定的I/O参数标签存储在控制器116中。I/O参数标签可以由配置系统110在生成第一数据文件期间创建并且放置到帧大小的连接中。基于在第一数据文件中限定的I/O参数，配置系统110还可以利于控制器116中的I/O参数的检测、实例化和实现。以这种方式，控制器116可以读取经由网关设备120从每个IED 122、IED 124、IED 126接收的特定类型的输出参数数据和写入每个IED122、IED 124、IED 126可以读取以执行一个或更多个操作的特定类型的输入参数数据。控制器116还可以经由与控制器116和网关设备120相关联的底盘系统的背板130将第二数据文件发送至网关设备120。
在从控制器116接收到第二数据文件之后，可以基于第二数据文件自动配置网关设备120。例如，基于第二数据文件中的设备映射数据，网关设备120可以将网关设备120的一个或更多个连接与和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输入参数或和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输出参数相关联。网关设备120还可以基于在第二数据文件中限定的相应的用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率来设置网关设备120的每个连接的更新速率值。同样地，配置系统110可以自动配置控制器116以与利用与工业系统中的控制器116不同的通信协议的工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126通信，并且控制每个IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。以这种方式，配置系统110可以利于减少用户手动执行的编程量以配置控制器116以供使用并且与工业系统中的利用与控制器116不同的通信协议的IED 122、IED 124、IED 126通信。
例如，用户对控制器116的手动配置可以包括用户手动确定与IED 122、IED 124、IED 126相关联的、IED 122、IED 124、IED 126可以经由通信网络发送和接收的每个I/O参数等。然后，用户可以手动确定可以在每个IED 122、IED 124、IED 126与控制器116之间交换的每个I/O参数等。在这样的确定之后，用户可以针对可以从每个IED 122、IED 124、IED126接收的每个I/O参数等手动创建一个或更多个架构或者一个或更多个数据类型。然后，用户可以将可以从每个IED 122、IED 124、IED 126接收的每个I/O参数等映射为500字节输入帧大小的通用信息阵列。在映射每个I/O参数之后，用户可以写入应用代码来解构每个500字节帧大小的连接，并且将每个解构的500字节帧大小的连接映射到由手动创建的架构限定的唯一数据结构。
牢记这一点并且参照图3，在框302处，配置系统110可以生成用于在一个或更多个计算设备112上显示的图形用户界面，该图形用户界面利于控制器116的配置，控制器116用于与工业系统中的一个或更多个IED 122、IED 124、IED 126通信，并且控制工业系统中的IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。例如，IED122、IED 124、IED 126可以包括仪表继电器、电机继电器、变压器、发电机、断路器、功率监测器、开关设备等。为了生成通过计算设备112显示的图形用户界面，配置系统110可以访问数据库114以获取与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的信息。例如，与工业系统中的每个IED 122、IED124、IED 126相关联的信息可以包括与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的标识符(例如，标识信息)、每个IED 122、IED 124、IED 126的产品类型、与每种类型的IED122、IED124、IED 126相关联的一组I/O参数等。在一些实施方式中，数据库114可以基于与工业系统相关联的标识符来索引与特定工业系统中的每个IED相关联的信息。在一些实施方式中，配置系统110可以经由计算设备112从用户接收与特定工业系统相关联的标识符。以这种方式，配置系统110可以向数据库114发送获取与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED126相关联的信息以及与工业系统相关联的标识符的请求。在将该请求发送至数据库114之后，配置系统110可以基于与该工业系统相关联的标识符从计算设备访问与该特定工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的所请求的信息。在从数据库114接收到与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的信息之后，配置系统110可以生成显示与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的每组I/O参数的图形用户界面，并且将图形用户界面发送至计算设备112以供显示。
在框304处，配置系统110可以从计算设备112接收与工业系统中的IED 122、IED124、IED 126相关联的一组或更多组I/O参数的指示。例如，用户可以在图形用户界面中从与IED 122、IED 124、IED 126相关联的一组或更多组I/O参数中选择I/O参数的子集，用户希望控制器116读取该子集作为来自每个IED 122、IED 124、IED 126的输出，并且写入该子集作为至每个IED 122、IED 124、IED 126的输入。在从计算设备112接收到用户选择的I/O参数的一个或更多个子集的指示之后，在框306处，配置系统110可以生成具有特定架构的第一数据文件(例如，XML文件)，其限定了可以经由网关设备120在每个IED 122、IED 124、IED 126与控制器116之间交换的一种或更多种类型的I/O参数数据。例如，第一数据文件可以包括：可以发送至每个IED 122、IED 124、IED 126的一种或更多种类型的用户选择的输入参数，可以从每个IED 122、IED 124、IED 126接收的一种或更多种类型的用户选择的输出参数，与用户选择的I/O参数相对应的要被存储在控制器116中的一个或更多个I/O参数标签，以及发起网关设备120与控制器116之间的I/O参数数据传输的一个或更多个条件(例如，I/O参数数据传输的特定频率，响应于IED 122、IED 124、IED 126的状态变化等)。同时或几乎同时，配置系统110还可以生成具有特定架构的第二数据文件(例如，XML文件)，其包含设备映射数据，该设备映射数据限定如何基于用户选择的I/O参数在网关设备120与每个IED 122、IED 124、IED 126之间交换数据。例如，第二数据文件可以包括：与网关设备120相关联的多个连接(例如，通用工业(CIP)连接)，与每个连接相关联的I/O参数类型(例如，输入或输出)，在网关设备120与每个IED设备122、124、126之间传输的每种类型的用户选择的I/O参数，与在每个IED 122、IED 124、IED 126与网关设备120之间每个用户选择的I/O参数的参数数据传输相关联的频率或条件等。第二数据文件还可以限定如何将从每个IED设备122、124、126接收的I/O参数数据映射到存储在控制器中的每个相应的I/O参数标签。
虽然以上将第一数据文件和第二数据文件描述为同时或几乎同时生成，但是在某些实施方式中，可以顺序地生成第一数据文件和第二数据文件。即，配置系统110可以生成第一数据文件，然后生成第二数据文件，或者配置系统110可以生成第二数据文件，然后生成第一数据文件。附加地，应当理解，在某些实施方式中，第一数据文件和第二数据文件可以被生成为单个数据文件，该单个数据文件限定可以经由网关设备120在每个IED 122、IED124、IED 126与控制器116之间交换的I/O参数数据的类型，并且包含限定如何在网关设备120与每个IED 122、IED 124、IED 126之间交换数据的设备映射数据。
在生成第一数据文件和第二数据文件之后，在框308处，配置系统110可以经由第一通信网络118将第一数据文件和第二数据文件发送至控制器116。在某些实施方式中，第一通信网络118可以包括可以被实现为局域网(LAN)、广域网(WAN)等的任何有线网络或无线网络，或任何工业通信网络协议，例如以太网/IP、控制网、设备网等。在接收到第一数据文件之后，在框310处，可以基于第一数据文件自动配置控制器116。例如，控制器116可以将在第一数据文件中限定的I/O参数标签存储在控制器116中。
在框312处，控制器116还可以沿着包含控制器116和网关设备120的底盘系统的背板130将第二数据文件推送至网关设备120。例如，在控制器116和网关设备120的电力循环之后(即，重启控制器116和网关设备120)，控制器116可以将第二数据文件发送至网关设备120。在框314处，然后可以基于第二数据文件自动配置网关设备120。例如，基于第二数据文件中的设备映射数据，网关设备120可以将网关设备120的一个或更多个连接与和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输入参数或和IED 122、IED 124、IED 126相关联的特定输出参数相关联。网关设备120还可以基于在第二数据文件中限定的相应的用户选择的I/O参数的参数数据传输的频率来设置与网关设备120的每个连接相关联的更新速率的值。在框316处，网关设备120然后可以利用第二通信网络128将网关设备120的配置推送至每个IED122、IED 124、IED 126。在某些实施方式中，第二通信网络128可以包括基于IEC 61850标准的未修改的以太网网络。
这样，配置系统110可以自动配置控制器，该控制器用于与利用与控制器(例如，第一通信网络118)不同的通信网络(例如，第二通信网络128)的每个IED 122、IED 124、IED126通信。例如，第一通信网络118可以包括自动化网络，例如通用工业协议(CIP)，并且第二通信网络128可以包括电气网络，例如IEC 61850。以这种方式，配置系统110可以利于减少用户手动执行的编程量来配置控制器116以供使用并且与工业系统中的IED 122、IED 124、IED 126通信。附加地，在配置控制器116和网关设备120之后，控制器116可以从工业系统中的一个或更多个IED 122、IED 124、IED 126读取输出参数数据(例如，经由网关设备120)，并且将参数数据存储在能够由控制器116访问的存储器(例如，数据库114)中。控制器116还可以将输入参数数据发送至工业系统中的一个或更多个IED 122、IED 124、IED 126(例如，经由网关设备120)以控制IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。例如，控制器可以控制与减载、负载管理、断开断路器、闭合断路器等相关联的IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。
返回参照框302，在某些实施方式中，图形用户界面还可以向用户提供与每个IED122、IED 124、IED 126、控制器116以及网关设备120相关联的各种选项。例如，图形用户界面可以提供启用或禁用第一通信网络、第二通信网络或二者的网络冗余的第一选项。例如，第一选项可以启用提供对一个或更多个网络部件的故障的故障转移的并行冗余协议(PRP)的实现。图形用户界面还可以提供启用或禁用第一通信网络、第二通信网络或二者上的设备的时间同步的第二选项。例如，第二选项可以启用精确时间协议(PTP)的实现以同步与第一通信网络、第二通信网络或二者上的每个设备相关联的时钟。附加地，图形用户界面可以给用户提供与控制器116、网关设备120、IED 122、IED 124、IED 126中的一个或更多个、或其组合相关联的诊断视图。例如，诊断视图可以提供：可以由每个设备读取的I/O参数数据、可以由每个设备写入的I/O参数数据、与每个设备相关联的中继状态、或其组合。此外，图形用户界面可以提供将项目名称嵌入至第一数据文件、第二数据文件或二者的第三选项。在框304处，配置系统110可以从计算设备112接收与第一选项、第二选项、第三选项或其组合相关联的一个或更多个用户输入，并且在框306处，配置系统110可以生成第一数据文件、第二数据文件或二者，以包括第一选项、第二选项、第三个选项或三者的指示。以这种方式，在框310至框316处，控制器116、网关设备120、IED 122、IED 124、IED 126可以被配置成基于第一数据文件、第二数据文件或二者来实现所选择的选项(例如，网络冗余或时间同步)。
考虑到上述内容，图4示出了利于控制器116的配置的图形用户界面的示例性对话窗口400，控制器116用于与工业系统中的IED 122、IED 124、IED 126通信并且用于控制工业系统中的IED 122、IED 124、IED 126的一个或更多个操作。配置系统110可以生成用于在计算设备112上显示的图形用户界面。例如，图形用户界面的对话窗口400可以在在计算设备112上执行的软件应用、在计算设备上执行的web浏览器、经由计算设备访问的应用门户等内呈现给用户。用户可以在启动窗口内选择图形图标来启动图形用户界面的配置窗口，或者以其他方式经由计算设备提供指示选择的输入。
在用户选择图形图标来启动图形用户界面的配置窗口之后，配置系统可以将更新发送至图形用户界面以显示图形用户界面的配置窗口。图5示出了可以经由计算设备112呈现给用户的图形用户界面的示例性配置窗口500。例如，图形用户界面的配置窗口500可以显示与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的每组I/O参数。如上所述，为了生成通过计算设备112显示的图形用户界面的配置窗口500，配置系统110可以访问数据库114以获取与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的信息。例如，与工业系统中的每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的信息可以包括：与每个IED 122、IED124、IED 126相关联的标识符(例如，标识信息)，每个IED 122、IED 124、IED 126的产品类型，与每种类型的IED相关联的一组I/O参数等。图形用户界面的配置窗口500可以显示：与每个IED 122、IED 124、IED 126相关联的标识符，每个IED 122、IED 124、IED 126的产品类型，与每种类型的IED 122、IED 124、IED 126相关联的一组I/O参数等。
在经由计算设备将图形用户界面的配置窗口500显示给用户之后，配置系统110可以从计算设备112接收与工业系统中的IED 122、IED 124、IED 126相关联的一组或更多组I/O参数的指示。例如，用户可以在图形用户界面的配置窗口500中从与IED 122、IED 124、IED 126相关联的一组或更多组I/O参数中选择I/O参数的子集，用户希望控制器116读取该子集作为来自每个IED 122、IED 124、IED 126的输出，并且写入该子集作为至每个IED122、IED 124、IED 126的输入。在从计算设备112接收到用户选择的I/O参数的一个或更多个子集的指示之后，配置系统110可以生成第一数据文件，该第一数据文件限定可以经由网关设备120在每个IED 122、IED 124、IED 126与控制器116之间交换的I/O参数数据的类型。同时或几乎同时，配置系统110还可以生成第二数据文件，该第二数据文件包含限定如何基于用户选择的I/O参数在网关设备120与每个IED 122、IED 124、IED 126之间交换数据的设备映射数据。在生成第一数据文件和第二数据文件之后，配置系统110可以经由第一通信网络118将第一数据文件和第二数据文件发送至控制器116。
虽然本文中仅示出和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

Claims (16)

1.一种用于通信的系统，包括：
控制器，所述控制器被配置成通过工业系统中的第一通信网络进行通信；
一个或更多个电气设备，所述一个或更多个电气设备被配置成通过所述工业系统中的第二通信网络进行通信，其中，所述第二通信网络与不同于所述第一通信网络；
网关设备，所述网关设备通过所述第一通信网络被连接至所述控制器并且通过所述第二通信网络被连接至所述一个或更多个电气设备；
连接至所述第一通信网络的配置系统的一个或更多个处理器；以及
存储器，所述存储器能够由所述一个或更多个处理器访问，所述存储器存储指令，所述指令在由所述一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器执行以下操作：
生成通过计算设备显示的图形用户界面，所述图形用户界面包括与所述工业系统中的所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备相关联的一组输入/输出I/O参数；
接收与所述电气设备相关联的所述一组I/O参数中的一个或更多个用户选择的I/O参数的指示；
基于所述一个或更多个用户选择的I/O参数的指示，生成第一数据文件，所述第一数据文件包括所述一个或更多个用户选择的I/O参数的一个或更多个输入参数、或所述一个或更多个用户选择的I/O参数的一个或更多个输出参数、或其组合，所述输入参数对应于从所述控制器通过所述网关设备被发送至所述一个或更多个电气设备的数据，所述输出参数对应于从所述一个或更多个电气设备被发送至所述控制器的数据；
生成第二数据文件，所述第二数据文件包括所述一个或更多个用户选择的I/O参数、以及至所述网关设备的数据传输的频率或针对所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备的、至所述网关设备的数据传输相关联的条件，其中，所述第二数据文件还包括设备映射数据，其中所述设备映射数据限定了如何在所述网关设备与所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备之间交换数据；
将所述第一数据文件和所述第二数据文件发送至所述控制器，其中，在接收到所述第一数据文件之后，所述控制器被自动配置成基于所述第一数据文件而与所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备进行通信；和
将所述第二数据文件发送到所述网关设备，其中，所述第二数据文件被用来配置所述网关设备，
其中，所述网关设备被配置成基于所述第二数据文件中的所述设备映射数据，将所述网关设备的一个或更多个连接关联于特定输入参数或特定输出参数，所述特定输入参数与所述一个或更多个电气设备中的电气设备相关联，所述特定输出参数与所述一个或更多个电气设备中的电气设备相关联。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成：从所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备读取与一个或更多个输出参数相关联的数据，并且将与一个或更多个输入参数相关联的数据写入所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成：基于所述第一数据文件来控制所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备的一个或更多个操作。
4.根据权利要求1至3之一所述的系统，其中，所述控制器和所述网关设备被配置成通过底盘系统的背板进行通信。
5.根据权利要求1至3之一所述的系统，其中，所述网关设备被配置成：基于所述第二数据文件中的所述一个或更多个用户选择的I/O参数，将所述网关设备的一个或更多个连接与和所述一个或更多个电气设备相关联的第一输入参数或和所述一个或更多个电气设备相关联的第一输出参数相关联。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述网关设备被配置成：基于所述第二数据文件中的与每个电气设备的数据传输相关联的频率或条件，设置与所述一个或更多个连接中的每个连接的数据更新速率相关联的值。
7.根据权利要求1至3中之一所述的系统，其中，所述网关设备被配置成：通过所述第二通信网络，将所述网关设备的配置发送至所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备。
8.根据权利要求1至3之一所述的系统，其中，所述第一数据文件还包括一个或更多个I/O参数标签，其中，所述控制器被配置成：将所述一个或更多个I/O参数标签存储在所述控制器能够访问的存储器中。
9.根据权利要求1至3之一所述的系统，其中，所述第二通信网络基于国际电工委员会61850标准。
10.一种用于通信的方法，包括：
通过工业系统中的控制器接收第一数据文件和第二数据文件，所述第一数据文件包括与所述工业系统中的一个或更多个电气设备相关联的一个或更多个用户选择的输入参数、以及与所述一个或更多个电气设备相关联的一个或更多个用户选择的输出参数，所述第二数据文件包括至网关设备的数据传输的频率或针对所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备的、至所述网关设备的数据传输相关联的条件、或其组合，
其中，所述第二数据文件还包括设备映射数据，其中，所述设备映射数据限定了如何在所述网关设备与所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备之间交换数据，其中，所述控制器被配置成通过第一通信网络进行通信，并且所述一个或更多个电气设备被配置成通过不同于所述第一通信网络的第二通信网络进行通信；
基于所述第一数据文件，自动地将所述控制器配置成与所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备进行通信；以及
通过所述控制器将所述第二数据文件发送至所述网关设备，所述网关设备通过所述第一通信网络可通信地耦合至所述控制器并且通过所述第二通信网络可通信地耦合至所述一个或更多个电气设备，其中，基于所述第二数据文件自动配置所述网关设备，其中，所述网关设备基于所述第二数据文件中的所述设备映射数据，将所述网关设备的一个或更多个连接关联于特定输入参数或特定输出参数，所述特定输入参数与所述一个或更多个电气设备中的电气设备相关联，所述特定输出参数与所述一个或更多个电气设备中的电气设备相关联。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
从所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备读取与所述一个或更多个用户选择的输出参数相关联的数据，和
将与所述一个或更多个用户选择的输入参数相关联的数据写入所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备。
12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括：通过所述网关设备，将所述网关设备的配置通过所述第一通信网络发送至所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备。
13.一种包括指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在由一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器执行以下操作，包括：
生成通过计算设备显示的图形用户界面，所述图形用户界面包括：与工业系统中的一个或更多个相应电气设备相关联的一组输入/输出I/O参数，其中，网关设备通过第一通信网络被连接至控制器并且通过不同于所述第一通信网络的第二通信网络被连接至所述一个或更多个相应电气设备；
接收与所述一个或更多个相应电气设备相关联的所述一组I/O参数中的一个或更多个用户选择的I/O参数的指示；
生成第一数据文件和第二数据文件，所述第一数据文件包括所述一个或更多个用户选择的I/O参数的一个或更多个输入参数和所述一个或更多个用户选择的I/O参数的一个或更多个输出参数，所述输入参数对应于从所述控制器通过所述网关设备被发送至所述一个或更多个相应电气设备的数据，所述输出参数对应于从所述一个或更多个相应电气设备被发送至所述控制器的数据，所述第二数据文件包括至所述网关设备的数据传输的频率或与针对所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备的、至所述网关设备的数据传输相关联的条件、或其组合，其中，所述第二数据文件还包括设备映射数据，其中所述设备映射数据限定了如何在所述网关设备与所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备之间交换数据；
将所述第一数据文件和所述第二数据文件发送至所述控制器，其中，所述控制器被自动配置成基于所述第一数据文件来控制所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备的一个或更多个操作；和
通过所述控制器将所述第二数据文件发送至所述网关设备，其中，所述网关设备通过所述第一通信网络被连接至所述控制器并且基于所述第二数据文件被自动地配置，其中，所述网关设备基于所述第二数据文件中的所述设备映射数据，将所述网关设备的一个或更多个连接关联于特定输入参数或特定输出参数，所述特定输入参数与所述一个或更多个电气设备中的电气设备相关联，所述特定输出参数与所述一个或更多个电气设备中的电气设备相关联。
14.根据权利要求13所述的非暂态计算机可读介质，还包括使所述一个或更多个处理器执行以下操作的指令：从所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备读取与一个或更多个输出参数相关联的数据，并且将与一个或更多个输入参数相关联的数据写入所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备。
15.根据权利要求13或14所述的非暂态计算机可读介质，还包括使所述一个或更多个处理器执行以下操作的指令：基于所述第二数据文件，设置与所述一个或更多个连接中的每个连接的数据更新速率相关联的值。
16.根据权利要求13或14所述的非暂态计算机可读介质，还包括使所述一个或更多个处理器执行以下操作的指令：通过所述网关设备，将所述网关的配置通过所述第一通信网络发送至所述一个或更多个电气设备中的每个电气设备。
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