用于在工业控制器上实现大容量数据的可扩展处理吞吐量的系统和方法与流程

本申请总体上涉及由工业控制器处理数据，并且具体地涉及一种用于由工业控制器实时处理大容量数据的系统和方法。

背景技术：

1、高速、高带宽流数据处理对于现在和将来的工业自动化系统变得越来越关键和必要。这种大容量流数据通常具有丰富的上下文（例如，视觉、音频等），这实现高级人工智能应用，例如，对象检测、分类和自主机器人操作。

2、例如，制造工业中的工业自动化系统可能经常需要在生产线上的离散控制系统中处理高帧速率、高清晰度（hd）视觉数据，以便实行质量评估和生产线控制。在这种情况下，hd相机能够高帧速率（fps）操作以产生高分辨率图像。能够例如通过深度神经网络和/或其他计算机视觉方法和模型来实时分析图像，以确定生产线上的产品的一个或多个质量方面。基于检查结果，可例如经由布置在生产线的下游的致动器（例如，机械臂）执行控制动作。数据处理的高fps通常是必要的，因为大规模生产线通常以高速操作。

3、用于自动化生产线的典型控制系统可使用最先进的工业控制器，例如，可编程逻辑控制器（plc）。然而，传统上，工业控制器被设计用于高可靠性和确定性（例如，通过硬线控制器或实时操作系统）。此类工业控制器没有被设计用于大容量丰富上下文数据的高性能计算。鉴于工业自动化系统中大容量数据的上升趋势，出现了技术差距。

技术实现思路

1、简言之，本申请的多个方面通过提供一种用于在工业控制系统上实现大容量数据的可扩展处理吞吐量的技术来解决上述技术问题中的至少一些。

2、本申请的第一方面提供了一种用于在工业环境中处理数据的系统。该系统包括至少一个传感器，该传感器被配置为将从工厂车间获取的传感器数据作为多播数据流传送。数据流的每个帧标记有序列标识符，该序列标识符指示该帧在数据流中的位置。该系统还包括至少一个网络交换机，该网络交换机被配置为将由传感器传送的数据流分配给一组多播端点。该系统还包括控制系统，该控制系统包括控制器和模块化地连接至该控制器的多个处理单元。每个处理单元还与网络交换机相连，并被配置为该组多播端点中相应的端点。每个处理单元被配置为通过执行数据处理模块来根据各个帧的序列标识符选择性地处理数据流的帧，以产生与每个处理的帧相关联的输出结果。该控制器被配置为集合来自多个处理单元的每个已处理的帧的输出结果及序列标识符。

3、本申请的另一方面使用上述系统来执行一种用于在工业环境中处理数据的方法。

4、通过本申请的技术，能够实现附加的技术特征和益处。本申请的实施方式和方面在本文中详细描述，并且这些实施方式和方面被视为要求保护的主题的一部分。为了更好的理解，参考详细说明和附图。

技术特征：

1.一种用于在工业环境中处理数据的系统，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，由标记到所述帧的时间戳来限定所述数据流的每个帧的所述序列标识符。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的系统，还包括通信地耦合到所述控制器的人机接口（hmi）设备，其中，所述控制器被配置用于将所集合的输出结果以及与所述已处理的帧相关联的所述序列标识符传送到hmi设备。

4.根据权利要求3所述的系统，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，多个所述处理单元被配置用于基于调度机制来执行相同的数据处理模块，根据所述数据流的各个帧的所述序列标识符限定所述调度机制。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，多个所述处理单元被配置用于并行地执行不同的数据处理模块。

7.根据权利要求6所述的系统，

8.根据权利要求6和7中任一项所述的系统，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述数据处理模块中的一个或多个数据处理模块包括神经网络。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述控制器包括可编程逻辑控制器（plc），并且多个所述处理单元模块化地连接至plc的背板。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中，每个处理单元包括神经处理单元（npu）。

12.一种用于在工业环境中处理数据的方法，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，由标记到所述帧的时间戳来限定所述数据流的每个帧的所述序列标识符。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的方法，还包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中，hmi设备连接至所述网络交换机并且被配置为属于所述一组多播端点的端点，所述方法还包括：

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，包括由多个所述处理单元基于调度机制来执行相同的数据处理模块，根据所述数据流的各个帧的所述序列标识符来限定所述调度机制。

17.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，包括由多个所述处理单元并行地执行不同的数据处理模块。

18.根据权利要求17所述的方法，

19.根据权利要求17和18中任一项所述的方法，

20.一种包括指令的非暂时性计算机可读存储介质，在由计算系统处理所述指令时，所述指令配置所述计算系统以执行方法，所述方法包括：

技术总结一种用于在工业环境中处理数据的系统，该系统包括传感器，该传感器将从工厂车间获取的传感器数据作为多播数据流传送，其中，每个帧标记有指示该帧在数据流中的位置的序列标识符。网络交换机将数据流分配至一组多播端点。该系统包括控制器，该控制器具有多个模块化地连接的处理单元。每个处理单元还与网络交换机相连并被配置为该组多播端点中的相应的端点。每个处理单元被配置用于，通过执行数据处理模块来根据各个帧的序列标识符选择性地处理数据流的帧，以产生与每个处理的帧相关联的输出结果。该控制器集合来自多个处理单元的每个已处理的帧的输出结果和序列标识符。技术研发人员：崔韬,王凌云,亚历山德拉·奥利韦拉·达·席尔瓦受保护的技术使用者：西门子股份公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29