CN102033805A - 用于模拟的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于模拟的装置和方法，具体而言，本发明涉及一种用于访问控制器(2)的装置(1)，其中用于控制过程(4)的第一控制程序(3)在控制器中运行，和过程通过控制器接收的第一输入信号(5)的过程图像以及控制器输出给过程的第一输出信号(6)的过程图像来主动地控制，该装置包括：用于与控制器进行数据交换的接口(7)；用于执行第二控制程序(9)的程序编码指令的计算单元(8)，此外设计为，第一输入信号的过程图像可通过接口作为输入值导入第二控制程序，其中这样设计比较装置，即可将第一输出信号和第二输出信号(6′)进行比较并提供比较结果，其中可通过第二控制程序产生第二输出信号，该第二控制程序的程序编码指令与第一控制程序的程序编码指令不同。

Description

用于模拟的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于访问控制器的装置，其中用于控制过程的第一控制程序在控制器中运行，和过程通过控制器接收的第一输入信号的过程图像以及控制器输出给过程的第一输出信号的过程图像来主动地控制，该装置包括：用于与控制器进行数据交换的接口；用于执行第二控制程序的程序编码指令的计算单元，此外设计为，第一输入信号的过程图像可通过接口作为输入值导入第二控制程序。

此外，本发明涉及一种方法，用于模拟在用于控制过程的控制器中运行的控制程序。

背景技术

在借助于可存储程序的控制器控制例如工业上的过程时，在连续运行的过程或工业设备中仅能非常受限制地评估在控制程序处的修改对于实际的运行或过程产生的效果。因此如果修改过的控制程序被载入控制器中并且过程的控制器接收的话，则在控制程序的修改中存在风险，即可能导致非预期的反应或工业设备的停止运转。特别是在石油和天然气行业或化学工业中的、基于连续运行和高度可用性设计的设备或过程中，更需要将上述风险最小化。

根据现有技术已知的是，对修改的控制程序进行模拟。因此需要控制的过程或设备也根据模拟进行复制。这种类型的模拟的目的在于，使控制程序在运行前在实际存在的设备上(脱机)就已经进行测试。这种类型的模拟的缺点在于，修改的效果无法逼真地进行复制。由此导致，不能准确地判断修改的效果。动态的反应或运行时间的变化也同样难以评估。由于上述原因，关于修改的程序在实际存在的设备上的运行性能的、应显示出相同的效果或自身带来预期的改进的描述是不可靠的。

EP 1646946B1公开了一种用于访问控制器的装置。该装置和所属的方法简化了在可存储程序的控制器中的控制程序的检测。在此，该可存储程序的控制器载入了第一控制程序并且计算机系统载入了与第一控制程序相同的第二控制程序。

发明内容

本发明的目的在于这样地改进根据现有技术的模拟或装置，即能够如同对于实际的过程产生的效果一样地在准备阶段中对在控制程序处的修改的效果更好地进行评估。

开头所述的装置的目的通过比较装置实现，这样设计该比较装置，即可将第一输出信号和第二输出信号进行比较并提供比较结果，其中可通过第二控制程序产生第二输出信号，该第二控制程序的程序编码指令与第一控制程序的程序编码指令不同。与现有技术相比，在可存储程序的控制器中和在计算单元中同时运行着不同的程序。控制器中的第一控制程序连续地控制一个技术过程。在计算单元中运行着例如进行了基于优化而修改的第二控制程序。为了在载入主动控制器之前对修改的控制程序进行测试，要向计算单元导入第一输入信号的、实际存在的过程图像。该第一输入信号用作为用于修改的第二控制程序的输入值。在计算单元中随后利用第一输入信号通过修改的第二控制程序提供第二输出信号的过程图像。第二输出信号的结果可能与第一输出信号的结果有区别，这是因为控制程序被修改过。这种区别可借助于比较装置来识别。现在可能的是，就可以对此做出描述，即当第二控制程序在实际的设备中运行时，该第二控制程序的修改是否显示出相同的效果或自身带来预期的改进。因此可以有利地基于控制程序的修改将不正确控制的过程的风险最小化。

在本发明的另一个设计方案中有利的是，即该装置具有告知使用者比较结果的输出装置。该输出装置例如可以是在服务器显示屏上的图形的显示或借助于记录提供给设备操作人员。

此外有利的是，这样设计比较装置，即可取决于比较结果产生关于第一输出信号和第二输出信号之间的偏差程度的描述。因此如果例如对于不能被超过的最大界限为了来自于过程的输出值预定了公差值或公差范围，就也可按照关于偏差的程度，根据可预定的最大界限对用于修改的控制程序自动做出一个风险评估。

在另一个有利的设计方案中，该装置具有用于通过接口控制数据交换的装置，其中可对数据交换以与第一控制程序的运行周期周期同步的方式或取决于结果来进行控制。对于优选的实时过程的控制器特别重要的是，提供相对于某个时间或某个时间段的确定的输出信号。为了这里也实现几乎逼真的模拟，对模拟的质量来讲有利的是，在计算单元中模拟的输出信号与例如可存储程序的控制器的运行周期周期同步地获得。

该装置可以进一步优化，即这样设计该装置，以便取决于比较结果将第二控制程序载入控制器中。在观察前述的界限值或公差值时可自动地将改变的控制程序“下载”到控制器中。

开头所述的目的同样可以通过一种方法来实现，该方法用于模拟在用于控制过程的控制器中运行的控制程序，其中用于控制过程的第一控制程序在控制器中运行，和控制器接收的第一输入信号的过程图像以及第一输出信号的过程图像通过控制器输出给过程，其中由此主动地控制过程。在此，该方法包含的步骤有：

a)在计算单元中执行第二控制程序；

b)将计算单元连接到控制器上；

c)在计算单元中接收第一输入信号和第一输出信号，其中第一输入信号作为输入值被导入第二控制程序；

d)通过第二控制程序的程序编码指令产生第二输出信号的过程图像；

e)将第一输出信号和第二输出信号进行比较，其中，第二输出信号通过第二控制程序在第一输入信号的基础上进行模拟。

因此，可以准确地判断第二控制程序相对于第一控制程序的修改的可能的效果。因此可以更好地评估动态的反应或运行时间的变化。由此，对于第二控制程序相对于第一控制程序的修改在实际的设备中运行时是否可显示出相同效果的描述能够得到改进。

在下一个有利的方法步骤中，提供比较结果并借助于该比较结果得出第一输出信号和模拟的第二输出信号之间的偏差程度。在运行n个周期之后可以对两个过程图像、即第一输出信号和第二输出信号进行比较和分析。假如没有显示出偏差或仅显示出预期中的特性，那么便可以将带有极小的剩余风险的、修改过的控制程序传输到运行的系统中。特别将在重要的过程中应用的系统视为运行的系统，该系统特别是容错的系统和容错且可高度支配使用的系统。

附图说明

根据附图通过带有图示的实施例对本发明详细加以说明。

附图示出了一种用于访问控制器的装置，用于模拟修改的控制程序。

具体实施方式

根据附图示出了用于访问控制器2的装置1，其中用于控制过程4的第一控制程序3在控制器2中运行。过程4通过输入信号和输出信号来控制，该过程例如是在用于化学工业的工艺中的工业的过程。通过布置在控制器2和过程4之间的通信接口13来为控制器2提供过程的第一输入信号5的过程图像。第一输入信号5借助于控制器2中的第一控制程序3来处理并随后提供第一输出信号6。第一输出信号6形成了用于过程4的输出信号的过程图像。第一输出信号6通过通信接口13又被提供给过程4。改变的第一输出信号例如可以在过程中打开或关闭阀门，首先，过程的特性发生变化并且因此重新提供了用于控制器2的、改变的第一输入信号5。

为了模拟修改的第二控制程序9，用于访问控制器2的装置1设计具有计算单元8。通过接口7将第一输入信号5的过程图像作为输入值提供给第二控制程序9。现在第二控制程序9可在计算单元8中运行并且和作为第一输入信号5的实际过程的过程图像一同工作。

修改的第二控制程序9在其程序编码指令完成后提供第二输出信号6′的过程图像。

这样设计比较装置10，即该比较装置可将第一输出信号6和第二输出信号6′进行比较，通过该比较装置提供比较结果。该比较结果通过输出装置11提供给使用者。可能的输出装置11例如是显示器或记录打印机。

此外，这样设计比较装置10，即可取决于比较结果产生第一输出信号6和第二输出信号6′之间的偏差程度。

用于将计算单元8连接到控制器2上的接口7布置在控制器2和装置1之间，此外该接口具有用于控制在控制器2和装置1之间的数据交换的装置12。在此，控制器2具有第一通信模块12′，和装置1具有第二通信模块12″。这两个通信模块12′、12″优选地通过以太网线相互连接。该通信模块与固件存储器12″′一同工作。该固件存储器12″′优选地布置在控制器2中，并且作为控制器2的标准-固件的附加组件，控制了运行的控制器2向装置1的周期性的数据传输，该装置作为测试系统优选地周期同步地接收控制器2的第一输入信号5的过程图像并将其导入计算单元8。为了改进在两个通信模块12′，12″之间的通信连接的工作效率，不需要强制地周期同步地进行数据传输，而是也可以通过固件存储器12″′事件同步地进行通信。

如果例如维修工程师将装置1连接在控制器2上，以便在准备阶段中对其修改的程序进行模拟，那么因此在对借助于输出装置11提供的记录进行分析后，维修工程师可以将修改的控制程序9以较小的剩余风险传输到运行的设备中。这里提出的发明以有利的方式解决了在控制程序改变时不能对设备/过程的效果进行准确评估的问题。现在提供了一种将剩余风险最小化的可能性，其中在程序改变过程时提供了一种过程邻接的同步的模拟系统以用于使风险最小化。

Claims (9)

1.一种用于访问控制器(2)的装置(1)，其中用于控制过程(4)的第一控制程序(3)在所述控制器(2)中运行，和所述过程(4)通过所述控制器(2)接收的第一输入信号(5)的过程图像以及所述控制器(2)输出给所述过程(4)的第一输出信号(6)的过程图像来主动地控制，所述装置包括：

-用于与所述控制器(2)进行数据交换的接口(7)；

-用于执行第二控制程序(9)的程序编码指令的计算单元(8)，

此外设计为，所述第一输入信号(5)的所述过程图像可通过所述接口(7)作为输入值导入所述第二控制程序(9)，其特征在于比较装置(10)，这样设计所述比较装置，即可将所述第一输出信号(6)和第二输出信号(6′)进行比较并提供比较结果，其中可通过所述第二控制程序(9)产生所述第二输出信号(6′)，所述第二控制程序的程序编码指令与所述第一控制程序(3)的程序编码指令不同。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，设计带有告知使用者比较结果的输出装置(11)。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中这样设计所述比较装置(10)，即可取决于所述比较结果产生关于所述第一输出信号(6)和所述第二输出信号(6′)之间的偏差程度的描述。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，具有用于通过所述接口(7)控制所述数据交换的装置(12)，其中可对所述数据交换以与所述第一控制程序(3)的运行周期周期同步的方式或取决于结果来进行控制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)，设计为以便取决于所述比较结果将所述第二控制程序(9)载入所述控制器(2)中。

6.一种方法，用于模拟在用于控制过程(4)的控制器(2)中运行的控制程序，其中用于控制所述过程(4)的第一控制程序(3)在所述控制器(2)中运行，和所述控制器(2)接收的第一输入信号(5)的过程图像以及第一输出信号(6)的过程图像通过所述控制器(2)输出给所述过程(4)，其中由此主动地控制所述过程(4)，所述方法包含的步骤有：

a)在计算单元(8)中执行第二控制程序(9)；

b)将所述计算单元(8)连接到所述控制器(2)上；

c)在所述计算单元(8)中接收所述第一输入信号(5)和所述第一输出信号(6)，其中所述第一输入信号(5)作为输入值被导入所述第二控制程序(9)；

d)通过所述第二控制程序(9)的程序编码指令产生第二输出信号(6′)的过程图像；

e)将所述第一输出信号(6)和所述第二输出信号(6′)进行比较，

其中，所述第二输出信号(6′)通过所述第二控制程序(9)在所述第一输入信号(5)的基础上进行模拟。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在另一个步骤中提供比较结果并借助于所述比较结果得出所述第一输出信号(6)和模拟的所述第二输出信号(6′)之间的偏差程度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，检查所述偏离程度是否未超过可预定的界限，并然后决定了所述第二控制程序是否适合于在所述控制器中运行。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，将所述计算单元(8)的所述第一输入信号(5)周期同步地或取决于结果来提供。

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