CN106338962B - 用于在自动化系统中配置硬件组件的方法和配置系统 - Google Patents

用于在自动化系统中配置硬件组件的方法和配置系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在自动化系统中配置硬件组件的方法，其具有以下步骤：a)在设计软件中打开或设置项目，b)在项目中打开或者产生具有多个插接位置的站，c)打开包括大量硬件组件基本数据组的硬件目录，d)将硬件组件的至少一个硬件组件基本数据组从硬件目录置入到站中，其特征在于，e)对于至少一个硬件组件基本数据组执行适配步骤，其中详细说明至少一个环境参数，其代表至少一个硬件组件的使用地点处的环境条件，f)存储具有置入到站中的至少一个硬件组件基本数据组和该硬件组件基本数据组的至少一个环境参数的站。本发明还涉及一种用于在配备有设计软件的自动化系统中配置硬件组件的配置系统。

Description

用于在自动化系统中配置硬件组件的方法和配置系统
技术领域
本发明涉及一种用于在自动化系统中配置硬件组件的方法，其具有以下步骤：
a)在设计软件中打开或设置项目，
b)在该项目中打开或者产生具有多个插接位置的站，
c)打开包括大量硬件组件基本数据组的硬件目录，
d)将硬件组件的至少一个硬件组件基本数据组从硬件目录置入到该站中。
此外，本发明还涉及一种用于在配备有设计软件的自动化系统中配置硬件组件的配置系统，该配置系统具有用于设置项目的设置器件、用于产生具有多个插接位置的站的产生器件、包括大量硬件组件基本数据组的硬件目录、用于将硬件组件的至少一个硬件组件基本数据组从硬件目录置入到站中的置入器件。
背景技术
自动化系统具有一个或者多个彼此相连的站。这些站中的每一个都优选地模块化地构造，并且可以由不同的硬件组件组成。这些硬件组件通常构成自动化系统的最小单元，并且为设备启动人员集合到一个硬件目录中。在这个目录中，为每个硬件组件都分配例如一个订购码。例如可以通过设计软件、例如像西门子的step 7完成对自动化系统中的硬件组件的设计和配置。这意味着，在调用该设计软件以后，相应的用户界面打开。然后，为要进行自动化的设备、机器或为每个站产生项目。然后在这个项目中配置硬件组件，也就是为需要参数化的硬件组件配置一个站内的插接位置。在成功的配置和参数化以后，这个配置被存储下来，并且被加载到自动化系统中。相应的做法例如由Walter在2003年5月14日出版的《SIMATIC 管理者入门》中公知。
文献EP 1 480 092 B1还公知了一种用于设计自动化系统的方法。
对于自动化技术领域中的硬件组件，存在对在那里应用的技术的特殊要求。这些硬件组件通常直接安装在生产环境中，例如在开关柜中或直接在机器上。
由于硬件组件的应用位置，例如对于电磁兼容、打击、振动存在特殊的要求，正如其还在IEC 61131-2中描述的那样。此外已经成为质量标准的是，自动化组件或硬件组件要能够在直到60℃或者甚至65℃的环境温度的条件下使用。由于工业环境恶劣，当硬件组件在通常情况下散热时会用到自由的对流冷却，因为安装在设备中的通风机一方面倾向于被弄脏并且另一方面明显缩短设备的MTBF(平均故障间隔时间)。除了环境高温和对被动冷却的要求之外，对打击和振动的要求也极大地加大了高效的电子组件在工业环境中的冷却设计的难度。
安装在硬件组件中的电组件和电子组件、例如多核处理系统通常只能规定不高于85℃的环境温度或低于100℃的壳体温度。据此，于是由于在工业环境中允许出现的环境高温，所以对所使用的构造器件的规定的最高温度只能提供很小的温度差。由此也严格限制了该系统的允许的最大损耗功率。允许的最大损耗功率的界定直接限制了相应使用的处理器系统或整个硬件组件的可用的计算功率。
从个人电脑产品世界中公知的是，系统的计算功率动态地匹配当前的主导条件。这种例如一方面被称为涡轮模式(Turbo Modes)或另一方面被称为节流(Throttling)的方法例如用在笔记本电脑和其他的移动设备中。
然而在这种公知的方法中存在的缺点是，该方法取决于目前主导的条件地导致提供的计算功率的严重波动。这类方法通常不适合用于自动化技术中的硬件组件，因为对于在硬件组件中运行的应用来说，恒定的计算功率和因此稳定的周期时间以及恒定的响应时间对于生产流程有着核心的意义。
用于自动化技术的硬件组件目前在通常情况下对于处理器节拍、使用的处理器核的和使用的存储器的数量进行设置，使得其在有保障的最大环境条件下能够可靠地散热。在环境温度更低并且因此允许的损耗功率更高的情况下，硬件组件可能显著更长久地运行。
在工业组件中，不会借助目前主导的环境条件进行动态适配计算功率。由此应该避免硬件组件的计算功率和因此还要进行自动化的生产流程不受环境条件的影响，并由此避免产生流程中的问题。
于是，硬件组件或使用的自动化组件的可实现的最大计算功率主要受到受保障的最大环境温度的影响。对于特定的使用情况，略微降低最大环境温度已经能够实现硬件组件的计算功率的明显提升。
发明内容
因此，本发明的目的在于提升自动化技术中的硬件组件的计算功率，在环境条件(温度)动态变化时不会不利地影响程序运行时的可复制性。然而该目的应该在不增加硬件组件的生产成本的情况下实现，其通过附加的复杂的散热措施完成。
在开头所述的方法中，该目的通过以下方式得以实现，即除了提到的设计步骤，还对于至少一个硬件组件基本数据组执行适配步骤，其中详细说明至少一个环境参数，其代表至少一个硬件组件的使用地点处的环境条件，随后在存储步骤中，将具有置入到站中的至少一个硬件组件基本数据组和硬件组件基本数据组的至少一个改变的环境参数的站存储到自动化系统中的新的配置中，并且存储到硬盘上。
因为自动化组件或硬件组件在通常情况下被设定非常高的环境温度并且具有被动的冷却系统，所以其对于其最大的损耗功率及其最大的处理器节拍设定最大的环境温度。交付状态下的硬件组件被设定的最大温度值例如为60℃。然而也有一些应用场合没有达到最大的环境温度。
为了限定在组件选择中的差异，生产商通常情况下不提供具有精密分级的环境温度分类的组件变化方案。发明者发现，在自动化系统或自动化站的参数化区域中引入规定使用地点处的环境条件的配置参数是非常有意义的。据此，输入额外的配置参数是用于自动化系统中的硬件组件的配置和设计方法的一部分。参数设置通常在工程系统的参数化界面中进行。
优选地，在适配步骤中将在硬件组件的交付状态下确定的、用于环境温度参数的最大温度值修改为更小的温度值。该方法、设计软件或使用的工程系统现在就具备在环境温度方面进行组件配置的程序组件。利用选择更小的最大环境温度例如可以让处理器节拍率取决于环境温度地提升。为硬件组件的特殊应用场合存放的温度信息保留在用于自动化系统的项目的配置文件中。这样通过使用者规定的、用于自动化组件或用于单个硬件组件的最大环境温度虽然保留在默认的交付状态中，然而却可以为相应的设备配置进行适配。
该方法的另一种优化方案提出，除了至少一个环境温度外，还设定并存储用于在多核处理器中待运行的处理器核的数量的配置。
为了让工程系统的使用者或启动人员能够更加轻松地对用于自动化系统的硬件组件进行设计，在当前配置的环境温度参数和为存放的硬件组件而特定的散热图表的基础上，在启动自动化系统时或在改变参数设置时自动地对配置进行选择，这种配置预设了在多核处理器中待运行的处理器核的数量，由此在配置中，硬件组件对于当前规定的环境温度参数具有尽量最好的计算功率，并且尽管基于使用地点处的环境条件仍可靠地进行散热。设计软件的使用者为此不必具备关于所使用的硬件组件的详细知识。使用者只需要确保其使用的设计的硬件组件的环境温度不超过参数设置的温度值。
为了让使用者或者启动人员能够更加轻松地进行设计，除了设计软件外，还可以由网络服务器或者操作单元直接在硬件组件处执行适配步骤。
开头所述的目的同样也通过一种用于在配备有设计软件的自动化系统中配置硬件组件的配置系统得以实现，该配置系统具有用于设置项目的设置器件、用于产生具有多个插接位置的站的产生器件、包括大量硬件组件基本数据组的硬件目录、用于将硬件组件的至少一个硬件组件基本数据组从硬件目录置入到站中的置入器件，其中，通过适配器件适配至少一个硬件组件，其中，适配器件设计用于适配至少一个环境参数，该环境参数代表至少一个硬件组件的使用地点处的环境条件，并且还具有存储器件，该存储器件用于存储具有置入到站中的至少一个硬件组件基本数据组和硬件组件基本数据组的至少一个适配的环境参数的站。
对于环境参数的对使用者有利的变化方案，适配器件具有参数化界面，该参数化界面设计用于显示在硬件组件的交付状态中确定的最大温度值，其中，在参数化界面内部设计有用于环境温度参数的输入器件，以便将环境温度参数修改为更小的温度值，防止超过最大温度值。
对于硬件组件的适配的计算功率而言，配置系统此外还如下地进行改进，即参数化界面具有配置器件，该配置器件设计用于设定并存储用于在多核处理器中待运行的处理器核的数量的配置。
配置系统的另一种设计方案提出优化器件，该优化器件设计用于，在当前配置的环境温度参数和为存放的硬件组件而特定的散热图表的基础上，在启动自动化系统时或在改变参数设置时自动地提供配置，该配置预设了在多核处理器中待运行的处理器核的数量，并且在该配置中，硬件组件在当前规定的环境温度参数的情况下具有尽量最好的计算功率，并且尽管基于使用地点处的环境条件仍可靠地进行散热。
附图说明
附图示出了本发明的实施例。其示出：
图1示出用于配置自动化系统的配置系统，
图2示出具有参数化界面的适配器件，
图3示出具有扩展的参数化界面的、对图2进行扩展的适配器件，以及
图4示出如从图1中已知的、具有扩展的优化器件的配置系统。
具体实施方式
根据图1示出了用于在自动化系统100中配置硬件组件11，12，13 的配置系统1。配置系统1例如设计为工业电脑，并且具有设计软件2。设计软件2划分成不同的软件组件，于是存在用于设置项目101的设置器件3、用于产生具有多个插接位置10a，10b，10c的站10的产生器件4、用于将硬件组件11，12，13的硬件组件基本数据组51，…，510从硬件目录5置入到站10中的置入器件6。
为了配置自动化系统100，必须在启动设计软件2后打开或新产生现有的项目101。然后可以在随后出现的界面内或者打开已经存在的项目101，或者设置新的项目。然后在项目101内设置一个站10，或者打开已经存在的站10。打开的站10然后在界面内显示在一个单独的窗口内，例如像由 Windows界面公知的那样。此外，在该窗口中显示对于站10现有的插接位置10a，10b，10c。在第一插接位置10a上可以参数化或置入第一硬件组件11，在第二插接位置10b上可以参数化或置入第二硬件组件12，并且在第三插接位置10c上可以参数化或置入第三硬件组件13。
利用适配器件7可以从硬件目录5中适配归属于硬件组件11，12，13 的硬件组件基本数据组51，…，510。为第一硬件组件11配属第一硬件组件基本数据组51，为第二硬件组件12配属第二硬件组件基本数据组52，并且为第三硬件组件13配属第三硬件组件基本数据组53。
通过适配器件7能够在适配步骤中将硬件组件11，12，13的交付状态中确定的、用于环境温度参数的最大温度值修改为更小的温度值T1， T2，T3，T4(见图2)。
如果对用于自动化系统100的硬件组件11，12，13的配置结束，那么该项目101连同它的站10一方面存储在数据存储器33、例如硬盘中，并且另一方面该项目101连同它的站10通过经由现场总线与自动化系统 100的配对端口31相连的端口30，作为用于自动化系统100的配置文件存储在硬件组件11，12，13中或者中央组件中。
由存储器件8负责在数据存储器33中或在自动化系统100中的安全的存放。
在硬件组件11，12，13的交付状态中，确定用于在组件的使用地点处的环境温度的最大温度值，其作为默认值规定为65℃。因为在这种特殊的情况下，自动化系统100部分地在有空调的开关柜32中运行，其中，尤其是第一硬件组件11、第二硬件组件12和第三硬件组件13处于有空调的开关柜32中，所以确保了不会超过在有空调的开关柜32中的最大环境温度45℃。
因为知道自动化系统100、尤其是使用的硬件组件11，12，13使用在有空调的开关柜33中，并且有空调的开关柜33中的环境温度不超过45℃，所以自动化系统100的启动人员或项目人员能够有利地通过具有参数化界面70的适配器件7来适配环境温度参数20。
图2示出了具有其参数化界面70的适配器件7。显示的是在硬件组件 11，12，13的交付状态下确定的温度值T0＝65℃。通过输入器件71能够让交付方的温度值T0选择性地适配到第一温度值21，T1＝60℃、第二温度值22，T2＝55℃、第三温度值23，T3＝50℃或者第四温度值24，T4＝45℃。为了通知启动人员或项目人员，在输入器件70中除了显示温度值21，…， 24外还显示相应的输出区域A1，A2，A3，A4。在第一输出区域A1中，用数据串显示了“T1＝60℃时的性能提升为10％”，在第二输出区域A2中，用数据串显示了“T2＝55℃时的性能提升为15％”，在第三输出区域A3中，用数据串显示了“T3＝50℃时的性能提升为30％”，并在第四输出区域A4 中，用数据串显示了“T4＝45℃时的性能提升为50％”。
在图1中所描述的应用场合下，启动人员现在知道了在有空调的开关柜32中主导的最大环境温度为45℃，所以在输入器件71中将环境温度参数20从T0＝65℃适配到T4＝45℃。借此在其硬件组件中或者某个特殊的硬件组件中赢得50％的计算功率。这个利用适配器件7执行的修改通过存储器件8被存储在项目101中或站10中。这样配置的自动化系统100现在可以基于其在有空调的开关柜32中的特别的使用，以相对于交付状态下限定的最大计算功率高出50％的计算功率运行。
利用图3介绍了通过使用者对该配置的另外的简化。适配器件7现在利用它的参数化界面70以如下方式扩展，即其具有一个配置器件72，其中，除了用于不同的温度等级T1，T2，T3的显示和输出区域，现在还提供了另外的、用于通过复选框CB1，…，CB33进行配置的选项。
现在不仅通过输出区域A1，A2，A3告诉了使用者或启用人员可以预期多少的性能提升，而且在选择温度T3为45℃时为其提供三个复选框 CB31，CB32，CB33的另外的选择。对于“一个运行中的处理器核要带来 50％的性能提升”的情况可以选择第一个复选框CB31。当“两个运行中的处理器核要分别带来30％的性能提升”时，可以选择第二个复选框CB32，并且当希望“四个运行中的处理器核要以正常的性能运行”时，可以选择第三个复选框CB33。因此参数化界面70具有配置器件72，该配置器件设计用于设定并存储用于在多核处理器中待运行的处理器核的数量的配置。
根据图4示出了从图1中公知的、具有扩展部分的配置系统1。该扩展部分涉及优化器件9，其中，优化器件9利用优化计算90运行。来自项目101的配置文件和来自针对具体组件的散热图表73的数据用作优化计算90的输入变量。优化器件9设计用于，在当前配置的环境温度参数20 和为存放的硬件组件11，12，13而特定的散热图表73的基础上，在启动自动化系统100时或在改变参数设置时自动地提供配置，该配置预设了在多核处理器中待运行的处理器核的数量，并且在该配置中，硬件组件11， 12，13在当前提供的环境温度参数20的情况下具有尽量最好的计算功率，并且尽管基于在使用地点处的环境条件仍可靠地进行散热。
作为可选的扩展部分并且为了让可操作性更加容易，图1附加地示出了网络服务器80，利用该网络服务器能够在设计软件2之外执行适配步骤。网络服务器80通过数据线(用虚线表示)与现场总线相连。也可行的是，通过连接在自动化系统100处的操作单元81执行适配步骤。

Claims (3)

1.一种用于在自动化系统(100)中配置硬件组件(11，12，13)的方法，所述方法具有以下步骤：
a)在设计软件(2)中打开或设置项目(101)，
b)在所述项目(101)中打开或者产生具有多个插接位置(10a，10b，10c)的站(10)，
c)打开包括大量硬件组件基本数据组(51，…，510)的硬件目录(5)，
d)将所述硬件组件(11，12，13)的至少一个所述硬件组件基本数据组(51，…，510)从所述硬件目录(5)置入到所述站(10)中，其特征在于，
e)对于至少一个所述硬件组件基本数据组(51，…，510)执行适配步骤，其中详细说明至少一个环境参数，所述环境参数代表至少一个所述硬件组件(11，12，13)的使用地点处的环境条件，
f)存储具有置入到所述站中的至少一个所述硬件组件基本数据组(51，…，510)和所述硬件组件基本数据组的至少一个所述环境参数的所述站(10)，其中，在所述适配步骤中，将在所述硬件组件(11，12，13)的交付状态中确定的、用于环境温度参数(20)的最大温度值修改为更小的温度值(T1，T2，T3，T4)，其中，除了至少一个所述环境参数外，还设定并存储用于在多核处理器中待运行的处理器核的数量的配置，其中，在当前配置的所述环境温度参数(20)和为存放的所述硬件组件(11，12，13)而特定的散热图表(73)的基础上，在启动所述自动化系统(100)时或在改变参数设置时自动地对配置进行选择，所述配置预设了在多核处理器中待运行的处理器核的数量，由此在所述配置中，所述硬件组件(11，12，13)对于当前规定的所述环境温度参数具有最好的计算功率，并且尽管基于在使用地点处的环境条件仍可靠地进行散热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，除了所述设计软件(2)外，还由网络服务器(80)或操作单元(81)直接在所述硬件组件(11，12，13)处执行所述适配步骤。
3.一种用于在配备有设计软件(2)的自动化系统(100)中配置硬件组件(11，12，13)的配置系统(1)，所述配置系统具有：
用于设置项目(101)的设置器件(3)，
用于产生具有多个插接位置(10a，10b，10c)的站(10)的产生器件(4)，
包括大量硬件组件基本数据组(51，…，510)的硬件目录(5)，置入器件(6)，所述置入器件用于将所述硬件组件(11，12，13)的至少一个所述硬件组件基本数据组(51，…，510)从所述硬件目录(5)置入到所述站(10)中，
其特征在于，
适配器件(7)，所述适配器件用于适配至少一个所述硬件组件(11，12，13)，其中，所述适配器件(7)设计用于适配至少一个环境参数，所述环境参数代表至少一个所述硬件组件的使用地点处的环境条件，和
存储器件(8)，所述存储器件用于存储具有置入到所述站(10)中的至少一个所述硬件组件基本数据组和所述硬件组件基本数据组的至少一个适配的所述环境参数的所述站(10)，其中，所述适配器件(7)具有参数化界面(70)，所述参数化界面设计用于显示在所述硬件组件(11，12，13)的交付状态中确定的最大温度值，其中，在所述参数化界面(70)内部设计有用于环境温度参数(20)的输入器件(71)，以便将所述环境温度参数(20)修改为更小的温度值(T1，T2，T3，T4)，防止超过所述最大温度值，其中，所述参数化界面(70)具有配置器件(72)，所述配置器件设计用于设定并存储用于在多核处理器中待运行的处理器核的数量的配置，所述配置系统具有优化器件(9)，所述优化器件设计用于，在当前配置的所述环境温度参数(20)和为存放的所述硬件组件(11，12，13)而特定的散热图表(73)的基础上，在启动所述自动化系统(100)时或在改变参数设置时自动地提供配置，所述配置预设了在多核处理器中待运行的处理器核的数量，并且在所述配置中，所述硬件组件(11，12，13)在当前规定的所述环境温度参数(20)的情况下具有最好的计算功率，并且尽管基于在使用地点处的环境条件仍可靠地进行散热。
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