CN101611358B - 为自动化系统更换结构组件的方法 - Google Patents

Abstract

按照本发明，在自动化系统连续运行期间，与结构组件的功能运行无关地，首先借助设计工具在设计环境中更改结构组件的类型，在此，始终保持该类型的标识。然后在功能图中通过更改的结构组件来替换该结构组件的实例，并相应地标记这些结构改变。在下一步骤中，与自动化系统的连续运行并行地并且是对其没有反作用地将被更换的结构组件传输到自动化系统中。然后在自动化系统中没有中断地切换到考虑该更换的结构组件的配置上，从而激活该被更改且被更换的结构组件。

Description

为自动化系统更换结构组件的方法

技术领域

本发明涉及一种为自动化系统更换结构组件的方法。

背景技术

大型设备、如发电厂设备的自动化要求灵活而可多方使用的控制技术系统及自动化系统，以处理日益复杂的控制和调节任务。

在控制技术系统中改变或与当前条件的匹配都通过设计来实施。在此目前人们主要使用图形设计工具。在控制技术系统中在设计环境中实施的改变可以在设置在低层次上的自动化系统的运行环境中执行，该自动化系统由多个可存储器编程的控制装置构成。

在也公知为IEC 61131-3或IEC 1131-3的欧洲标准EN 61131-3中，定义了五种程序语言，利用这些程序语言可以对可存储器编程的控制装置进行编程。完全图形的设计工具的例子有图形程序语言连续功能图(ContiuousFunction Chart，CFC)，其尤其用于自动化技术中的可存储器编程的控制装置。此外，以上所述标准的组成部分还使用功能组件语言功能组件图(Function Block Diagram，FBS)。在此所涉及的同样是一种面向图形的程序语言。在FBS程序中，通过具有输入和输出的功能组件以及它们通过线的连接来表示功能。此外还包含变量和常量。这样的FBS程序常常也被称为功能图(Funktionsplan)。在一个功能图中存在不同类型的功能组件。以下尤其对所谓的结构组件加以关注，它们的特点在于能够自由实现并能够针对应用来使用。这样，作为结构组件标记一种EN 61131-3意义下的组件类型，其由用户通过对基本类型(即标准组件)的参数化和连接来自由地设置。因此可以如标准基本组件类型那样对结构组件类型进行多重设计。

迄今为止这样的结构组件的改变始终在设计中带来很大的开销。如其它程序组件那样，对结构组件也总是要在功能图中的所有位置上手动地来改变。尤其是对于在连续运行中现有的已设计的并在自动化系统中激活的结构组件没有灵活改变的可能性和更新的可能性。在设计中的其它改变则总是与对连续运行的极大限制相关。通常须中断运行的过程。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题在于，提出一种为自动化系统更换结构组件的方法，其中自动化系统的连续运行不会由于引入设计的改变而中断。

本发明的技术问题通过独立权利要求1的特征来解决。从属权利要求给出了优选实施方式和扩展。

按照本发明，在自动化系统连续运行期间，与结构组件的功能运行无关地首先借助设计工具在设计环境中更改结构组件的类型，在此，始终保持该类型的标识。然后在功能图中通过更改的结构组件来替换结构组件的实例，并相应地标记这些结构改变。在下一步骤中，与自动化系统的连续运行并行地并且是对其没有反作用地将被更换的结构组件传输到自动化系统中。然后在自动化系统中没有中断地切换到考虑该被更换的结构组件的配置中，从而激活该被更改且被更换的结构组件。

通过本发明给出了具有优点的灵活且可多方使用的技术解决方案，以在控制技术系统或自动化系统中无障碍地更改自动化功能。

可以建立针对于应用且可自由实现的结构组件，并在连续运行中任意更换。现在，可以对现有的、已设计的且已在自动化系统中激活的组件在没有中断或对过程的作用的情况下进行更新。此外，用户尤其还可以首先将对结构组件类型的更新限制在特定的实例上。内部一致性检验保证了引入设计改变没有反作用。

本发明的其它优点在于，对于基本的自动化系统没有附加的要求，由此可以建立目标系统中立的结构组件。由此在控制技术系统中同一结构组件既可以在例如西门子公司的SIMATIC S7自动化系统中运行，也可以在基于Java的自动化系统中运行。

附图说明

以下将借助附图所示实施例对本发明进行详细描述。图中示出：

图1示出第一结构组件SK1的电路图；

图2示出具有图1中定义的结构组件的类型的实例的功能图的一段；

图3示出更改的结构组件SK1的电路图；

图4示出具有图3中定义的结构组件的类型的实例的功能图的一段；

图5示出重叠的更改的结构组件SK1的功能图的电路图。

具体实施方式

图1示出结构组件SK1的详细电路图。在该实施例中，结构组件SK1包括三个为实现特定功能而相互连接的标准部件T_ON、BSEL和AND。每个部件具有至少一个输入端和一个输出端。在该实施例中，部件T_ON的输入端IN和TIME与连接器IN和TIME连接。相应地，部件BSEL的输入端IN2与连接器IN2连接。设置在图左边的连接器表示结构组件SK1的输入接口。通过这些接口来调整与其它程序部分的交互。输出接口的连接器OUT和OUT1设置在图的右侧。它们与部件AND和BSEL的相应输出端连接。在此，将具有所描述的结构的结构组件SK1定义为类型A结构组件。在建立结构组件SK1的类型时，在内部(即关于现有的系统)给定一个该结构组件类型的唯一标识。为此例如可以给定一个GUID(Globally UniqueIdentifier，全局唯一标识符)。通常这样的结构组件的建立手动地借助设计工具(如编辑器)在设计环境(如控制系统)中实现。在建立了结构组件SK1的类型之后将其例如存储在程序库中。然后可以将结构组件SK1象标准组件那样应用在设计中。

图2示出具有先前定义的结构组件SK1的类型的实例的功能图的一段。实例被理解为结构组件在功能图中的具体应用。因此对结构组件的实例化意味着将结构组件应用于功能图中并由此而应用于整个系统中。在功能图中对类型A结构组件进行设计、参数化并与其它部件连接。在该实施例中，类型A结构组件设置在标准逻辑部件AND和OR之间。与其它部件的连接可以通过接口IN、TIME、IN2和OUT以及OUT1实现，在此在该例中仅连接了接口IN和OUT1。

为了保护结构组件中包含的技术秘诀，可以将每个结构组件通过密码或特殊的许可进行保护。如果对结构组件不加保护，则用户可以看到如图1中所示的结构组件SK1的详细连接。没有要求的授权，用户就不能看到基本的连接，或者根据访问权限尽管可以打开但不能更改。

在自动化系统的连续运行中，激活具有其所有部件的功能图。结构组件SK1的激活意味着在自动化系统中运行该结构组件的功能。在功能图中可以通过用彩色标记被激活部件的边框来明显表示结构组件的激活。就是在相关的重叠的图、如图1中为结构组件SK1所示出的，也可以借助各部件和连接器的彩色标记来表示信号流。

以下将描述如何在自动化系统的连续运行中独立于结构组件功能的运行来更换图1所示的结构组件SK1。

结构组件的更换只能对一种类型、即相同标记的结构组件进行。这意味着在改变结构组件的类型时，该结构组件的标记，如其GUID保持不变。版本号如果没有通过用户已经显式地给定，则通过系统自动提高。

结构组件的实际改变或更确切地说是结构组件类型的实际改变在设计环境中离线地进行。在该实施例中，在存储了所有结构组件的类型的库中，打开结构组件SK1、手动地改变并存储。结构组件类型的改变通过插入或去除包含的部件、连接、参数或外部接口实现。

在图3的电路图中示出所述实施例的类型A结构组件的更改的类型。结构组件SK1的部件AND及其输出接口OUT被去除并被部件OR所替代。结构组件内的连接也相应地被修改。这一点也适用于输出接口OUT，其现在被改变为OUT_NEW。

在下一步骤，在设计环境中更新通过相应标记标识的、已置于库中的、所涉及类型的更改了的结构组件。更新可以针对全部实例或者仅针对选择的一个子集。这意味着在功能图的所有位置上更改结构组件SK1。在此不会影响自动化系统运行环境中最初的结构组件的功能的实施，因为迄今改变仅在设计环境中发生。

图4示出具有改变的结构组件的功能图的一段。可以看到实例上的新输出端OUT_NEW，而原始存在的输出端则不再能够看见，尽管此时在运行环境中仍在对原始的功能图进行处理。

在如图5示出的相关重叠的图中详细示出了所发生的改变。原始存在的部件AND仍然可见，但在颜色上却形成对照并由此被图形地标记。这意味着该部件当前还在自动化中运行并且仍是激活的。但在该实施例中该部件已经通过图形地标记被标记为要被去除的，即标明该部件要在下次激活的过程中被去除。由此以这种方式对结构改变进行了标记。新插入的部件OR被这样图形地示出，使得能够看出它尚未被激活。例如可以将部件OR的边框在颜色上标记为与被激活的部件的边框不同。

因此，通过在功能图中更换结构组件的实例，可以在内部将先前对结构组件类型实施的更改实施到设计环境中的全部设计的实例上，就好像用户实际上同时对所有涉及的实例手动地进行了更改。

在最后的步骤中，必须激活更换的结构组件，以使结构组件的更改并且由此也使结构组件的更新在自动化系统中实施。这可以无障碍地实现，即不用中断连续的运行。为此与自动化系统的连续运行并行地并且是对其没有反作用地将所发生的更改传输到自动化系统中。在此在自动化系统内在一个单独的、独立于当前自动化系统中运行的程序的配置区域中存储改变的程序。其包含通过改变的结构组件而改变的部件结构以及改变的参数或连接。在该并行的配置完全执行之后，将在下一周期开始时无中断地并且对该自动化系统完全透明地切换到通过该配置改变的程序。由于在切换后先前的程序配置仍存在于自动化设备中，因此还存在手动地或由于某种内部条件(如程序过载)而切换到先前的配置的可能性。

激活之后，图3和4示出的功能图示出，此时OR部件被激活，这同样图形地示出。

所描述的方法例如还可以在程序语言Java中实现。Java是一种应用层上的软件工具。

Claims (5)

1.一种为自动化系统更换结构组件的方法，其中，

借助设计工具在设计环境中建立结构组件的类型并唯一地进行标记；

在功能图中设计该结构组件，对其进行参数化并将其与其它部件相连接；

在运行环境中激活该设计的结构组件的实例，由此将该功能图的功能在自动化系统中运行；

其特征在于，

在自动化系统连续运行期间，与结构组件的功能运行无关地，

借助设计工具在设计环境中打开并更改结构组件的类型，在此，保持标识；

在功能图中通过更改的结构组件来替换该结构组件的实例，并相应地标记这些结构改变；

与自动化系统的连续运行并行地并且是对其没有反作用地将被更换的结构组件传输到自动化系统中；

在自动化系统中没有中断地切换到该实施的更改上，从而激活该被更改且被更换的结构组件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构组件类型的改变通过插入或去除包含的部件、连接、参数或外部接口实现。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在自动化系统内设有至少两个设计配置，在连续运行中总是仅有其中一个配置在自动化系统中运行；

在运行的第一配置下将被更换的结构组件传输到第二配置中，以及

然后无中断地切换到第二配置下，从而激活该被更改和更换的结构组件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在自动化系统中能够切换到先前的配置下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在将设计的改变引入之前在自动化系统中进行一致性检验。

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