CN107422660A - 工艺或过程技术设施工程化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使具有至少一个功能模块的工艺或过程技术设施工程化的方法,一种相应的功能模块和一种用于这类功能模块的、存储器可编程的控制系统。功能模块具有存储器可编程的控制系统和借助其能控制和/或调节的工艺或过程技术模块,以用作设施的一部分。能通过参数配置的应用者程序被加载到存储器可编程的控制系统中。在设施工程化时,在文件中提供了对于功能模块集成的信息,用于对功能模块应用特定地进行配置的参数借助设施工程化工具被确定,并经由以合乎规定的描述语言具体化的端口存放在控制系统的存储区域中以用于配置应用者程序。有利地,为此不再需要对于在功能模块中分别使用的存储器可编程的控制系统而言特定的工程化工具。

Description

工艺或过程技术设施工程化的方法
技术领域
本发明涉及一种用于使具有至少一个功能模块的工艺或过程技术设施进行工程化的方法,其中,功能模块包括存储器可编程的控制系统(SPS)和能够借助SPS控制和/或调节的工艺或过程技术模块,以用作设施的一部分。此外,本发明还涉及一种在该方法中应用的功能模块以及一种用于这种功能模块的SPS。
背景技术
为了对工艺或过程技术设施(下面简称设施)的自动化进行工程设计,在设施工程化工具中通常在第一个步骤中检测设施的结构,并且借助该工具通过使图像表示的过程对象相关联来建立设施或设施的一部分的R&I流程图。用图像表示的过程对象代表设施运行所需的元件,例如传感器、马达、泵、阀、管道导管、罐、反应器等等,或者其代表随着工艺或过程技术设施的逐渐模块化而更多地使用的功能模块。确切地说,在工艺和过程技术中所流行的是具有限定的基本操作的模块并将这种模块提供作为功能单元,即所谓的功能模块。从对自动化进行工程设计的角度来看,就模块的功能方面的简单可实现性而言,在此有利的是,功能模块配有SPS形式的自有智能。为此可采用的控制系统通常也被称为逻辑控制器(PLC),它们可能来自不同的生产商,也就是在设施中使用的不同功能模块可能配有不同生产商的彼此不同的控制系统。为了设施的工程化,应用者必须以不利的方式能够维持和使用在相应设施的功能模块中使用的控制系统的所有生产商的工程化工具。因此,功能模块的集成以及模块功能的改变或调整在其集成到设施中的时间点以不利的方式导致较高的复杂度。
由US 8 849 431 B2中公知,借助文件配置SPS的应用者程序,文件包含有关实例的理想数量和应用者程序的理想模块配置的信息。配置文件在此从生产商特定的配置设备加载到SPS中。缺点是,为了对设施进行工程化,又必须提供不同生产商的配置设备。
发明内容
因此,本发明基于以下目的,提供一种用于使具有至少一个功能模块的工艺或过程技术设施工程化的方法,这种方法的特征在于耗费更低。其他的目的在于,实现一种在执行这种方法时应用的功能模块以及一种用于这种功能模块的SPS。
本发明通过一种用于使具有至少一个功能模块的工艺或过程技术设施工程化的方法来实现。在该方法中,功能模块包括存储器可编程的控制系统和能够借助存储器可编程的控制系统来控制和/或调节的工艺或过程技术模块,以作为设施的一部分来使用,并且其中,存储器可编程的控制系统具有至少一个通过参数能配置的应用者程序、存储区域和端口,存储区域设置用于对功能模块应用特定地进行配置的参数,端口通过以合乎规定的描述语言进行的描述被具体化,并且经由端口能够利用参数描述存储区域,该方法具有以下步骤:
-提供对应于能配置的应用者程序的文件,在文件中包含作为对于功能模块集成的信息的参数,参数以合乎规定的描述语言存在,
-将具有对于功能模块集成的信息的文件读入到工具,工具构造用于使设施工程化,
-借助设施工程化工具确定用于对功能模块应用特定地进行配置的参数,以及
-先前确定的参数借助设施工程化工具通过经由端口的访问存放到存储区域内。
本发明具有以下优点,具有多个功能模块的工艺或过程技术设施在没有控制系统生产商的相应的生产商特定的工程化工具的情况下能够被工程化,其中多个功能模块能够配有不同生产商的控制系统。设施的应用者在其设施的工程化时不必再研究控制系统生产商的不同的工程化工具,并且不必再掌握对于操作该工作所必需的特殊知识。为了设施的工程化,应用者现在能够有利地适应唯一的设施工程化工具。
设置用于应用在设施中的功能模块的工程化,在模块生产商处能够被执行。功能模块的生产商自身能够为此使用特殊的工程化工具,其对于在模块中应用的SPS的相应生产商而言是特殊的。因此,在功能模块的自动化中,为模块生产商提供了对控制系统的规划的完全访问。
相反,对于其中应用有模块的相应设施的工程化并且尤其对于功能模块到设施中的集成而言,不必为功能模块的应用者提供对功能模块的SPS的规划的完全访问。通过模块生产商为应用者规定的确定的参数,能够激活和/或参数化模块的不同的、通过模块生产商实现的功能服务,从而根据应用者的要求实现功能模块的个性化。
功能模块的生产商为此编写通过参数能配置的、用于在程序编写的时间点能自由编程的SPS的应用者程序。这在生产商处借助工具来进行,该工具构造用于相应SPS的工程化并且因此用于配有SPS的功能模块的工程化。如此编写的应用者程序借助工具被转译并且通过模块生产商下载到SPS中。SPS现在配有通过参数能配置的应用者程序。通过构造用于SPS的工程化的模块工程化工具,能够在转译应用者程序时自动地建立一个文件,在该文件中包含以合乎规定的描述语言的参数作为对于功能模块集成的信息,利用该参数能够配置应用者程序。以有利的方式,通过该过程还实现了对模块生产商的专有技术的保护,因为应用者程序虽然能通过功能模块的应用者被配置,但必须不能通过应用者被读取或能被改变。
为了选择和确定用于借助设施工程化工具对功能模块应用特定地进行配置的参数,应用者仅需要以下知识,其与以下相关,利用哪个参数并对于所期望的功能如何能够配置和/或参数化功能模块。应用者能够从具有对于功能模块集成的信息的文件中获得该知识。参数的确定例如能够通过应用者利用菜单引导的操作面输入到设施工程化工具的输入来实现。由于之前读取的具有关于功能模块集成的信息的文件,在菜单引导时能够有利地要求应用者准确地输入用于在功能模块的SPS中配置相应的应用者程序的参数。由此进一步简化了设施的工程化。随着将之前借助设施工程化工具确定的参数存储在功能模块的SPS中,完成了应用者程序的配置过程。
当端口作为远程过程调用(RPC)端口来实施并且通过以电子设备描述语言(EDDL)进行的描述被具体化时,有利地能够引用以下技术,其由现场设备集成领域已知并且已被证明,其中经由该端口实现对设施工程化工具的访问以在SPS的数据存储器中存储参数。此外,现在为了功能模块到设施中的集成也能够使用在应用者处可能已经存在的、用于现场设备集成的工程化工具。
将在SPS中为用于功能模块的应用特定的配置的参数所设置的存储区域作为数据寄存器来实施,经由RPC端口能够非周期地访问该存储区域,在此以有利的方式在设施的运行时间期间也实现了功能模块的配置的改变,从而在某些情况下对于改变或调整能够省弃设施停机并且进而省弃成本昂贵地中断在设施上运行的过程
根据该方法的特别有利的设计方案,用于配置应用者程序的参数在应用者程序中配有相应的标志,根据该标志在转译应用者程序时能够自动地从应用者程序中提取参数,从而为该参数能够分别在SPS的存储区域中自动地保留存储器单元。参数的上述标志能够特别简单地由此来实现,即在应用者程序中为参数分别指派一个属性,其附属地表征了这些参数作为对于功能模块集成的信息。
附图说明
根据其中示出了本发明的一个实施例的附图,下面详尽地阐述本发明以及各种设计方案和优点。
图中示出:
图1示出了工艺或过程技术设施的实例,以及
图2示出了用于表明设施的工程化的框图。
具体实施方式
图1用简化的示意图示出了设施1作为实例,在设施中借助自动化系统控制过程2。自动化系统包含工程化工具3、操作和观察设备4和多个功能模块5,它们经由总线系统6为了数据通信而相互连接。为了更好地浏览,仅仅示出了两个功能模块5。功能模块5按照能配置的应用者程序控制过程2,应用者程序在模块5的存储器可编程的控制系统7中运行。为了控制过程2,还使用了多种现场设备8,它们例如经由设备9(所谓的分散的IO设备)连接到控制系统7上。现场设备8可以例如是测量值变换器,其用于检测过程变量,例如介质的温度、压力、流通量、填充位、密度或气体浓度。现场设备8同样也可以是调节机构,通过其根据所检测的过程变量相应于在控制系统7中运行的、所配置的应用者程序的预设来影响过程运行。调节机构的实例有调节阀、加热系统或泵。
在图2中,已经在图1中引入的设施的组件配有相同的附图标记。
根据在图2中所示的实施例,为了实现SPS7的应用者程序20的配置而使用非周期性的数据寄存器21,它能够在SPS内部通过可配置的应用者程序20被询问和描述以便应用者程序20对为之提供的配置参数进行数据访问。应用者程序20对于模块的生产者来说是可自由编程的,之后在提供给模块使用者以后为了实现针对未授权的读取或修改的专有技术保护而根据模块生产商的规定可能被保护。在SPS7中的应用者程序20的周期性处理中,同样也周期性地询问数据寄存器21中的修改。这参见应用者程序20对过程映射22的访问,过程映射被维护用于SPS7的过程输入端和输出端。RPC端口23为工程化工具3实现了对数据寄存器21的非周期性访问,该工程化工具设置用于设施工程化。RPC端口23在利用合乎规定的描述语言进行的端口描述中被具体化。端口说明能够利用由现场设备集成已知的语言来实现。适当的语言例如是EDDL。
为了模块自身在还编写了能配置的应用者程序20的模块生产商处的工程化,模块生产商也能够使用模块工程化工具24,其对于SPS7的生产商而言是特定的并且为了对SPS7进行访问而使用SPS7的同样生产商特定的工程化端口25。应用者程序20能够利用对参数的确定被配置,参数能够通过指派有相应的属性在应用者程序20中被标记。对此适当的程序例如如下:在一个功能块的系统属性列表的定义中有EDDL_GROUP:="FC1013-DosageControl",或者在应该是RPC端口23的一部分的输入变量或输出变量的定义块中有EDDL:=“true”。配置参数因此在应用者程序20中根据在此描述的实施例通过已定义的标签被标记。在模块生产商中,借助模块工程化工具24转译所制成的应用者程序,应用者程序作为源代码存在于工程化工具24中,并且应用者程序作为可运行的应用者程序20下载到SPS7中。在转译时,参数例如根据标签来测定,并且为非周期性的数据寄存器21中的变量设置存储单元。
为了能够让设施工程化工具3也知道配属的存储单元,在转译时额外地还制作一个文件26,其中包含以合乎规定的描述语言、例如EDDL存在的参数作为关于配有SPS7的模块随后到设施(图1中的1)中的集成的信息。在设施工程化中使用的文件26的提供是线下完成的,例如通过将文件26存放在模块生产商的数据库中,应用者在设施工程化时可以访问该数据库。应用者程序20在模块制造完成之后可以通过配置来个性化。因此对于设施工程化而言,为使用者提供了SPS7,其具有能通过参数配置的应用者程序20并且具有用于应用者程序20的配置的参数的数据寄存器21。此外还为应用者提供了文件,在其中包含以合乎规定的描述语言存在的参数作为关于功能模块集成的信息。有利地,因此在设施的工程化时对于功能模块的个性化和调整而言不再需要对于SPS7的生产商是特定的工程化工具。
设施的工程化有利地利用设施工程化工具3来执行。其可以包含用于设施集成的工具27,该工具可以与工具Simatic PDM类似地实施,后者对于现场设备集成已经是公知的。为了设施工程化,应用者通常已经具有一个这样的集成工具27,其现在也可以用于将功能模块集成到设施中。在非周期性的数据寄存器21中的参数通过使用者借助设施工程化工具3在文件26的基础上被确定,并且经由RPC端口23被写入数据寄存器21中。通过将对数据寄存器21的这种访问与通过应用者程序20进行的周期性的数据访问脱耦,能够以有利的方式在应用者程序运行时间期间执行应用者程序20的配置。配置可行性例如是拦截或释放报告以及激活、去激活、调整应用者程序20的功能性部分。有利地,应用者为了配置和调整在其设施中使用的功能模块不再需要控制系统特定的工程化工具,而是应用者可以利用工程化工具3对所有在其设施中使用的功能模块进行配置,该工程化工具与在功能模块中使用的控制系统7的生产商无关。
除了用于应用者程序20的配置以外,利用合乎规定的描述语言具体化的RPC端口23也可以用于传输SPS7的或应用者程序20的诊断数据。
功能模块一般用于执行工艺或过程技术的基本操作或基本反应。在此可能有区别的是,其是通过数据包单元实现的辅助程序,或是在激活的反应流程中使用的功能。在分散的或者混合的设施内使用功能模块也是有可能的。对于来自混合设施的模块的实例是灌装机。真正的生产过程在此可以设置为连续的过程或者作为批过程,其将灌装过程分散。
功能模块的另一个实例是调温模块,它提供物体的加热或冷却功能,例如利用环流的水。例如在实现这种具有双层壁的玻璃反应器的模块时,其代表了用作设施的一部分的方法或过程技术模块。如果玻璃反应器在温暖的环境中运行,加热时的温度损耗明显比在寒冷的环境下的运行更低。这导致系统时间常数(Streckenzeitkonstanten)有偏差从而导致不同的调节器参数化。对调节器参数的相应调整迄今无法在没有用于SPS的生产商特定的工程化系统的情况下实现。相反地,利用这种新的工程化方法,可以利用工程化工具执行功能模块的配置和重新参数化,该工程化工具与SPS的相应的生产商无关。
在用于过程技术设施中进行配量的功能模块中有类似的情形。用于泵或流通量调节的调节器参数取决于需要配量的介质的粘度。粘稠的介质不能以例如与水相同的流通速率被泵送。这些区别可以经由RPC端口23通过参数化在不使用生产商特定的工程化工具的情况下转发到应用者程序20处。
在控制或调节技术功能根据周围环境不同地参数化的所有情况下,都可以有利地应用新的工程化方法。对于功能模块的生产商来说,这种新的工程化方法具有的优点是,为了实现理想的功能其仅必须对用于功能模块的应用者程序20编程一次。通过借助与生产商无关的工程化工具3使功能模块参数化可以实现对功能模块的调整并将功能模块集成到相应的设施中。此外还为功能模块的生产商提供了以下可能性,即,对专有技术进行保护,然而通过参数化在功能模块的应用中获得了高的灵活度。在此,能够以有利的方式防止有人在未授权的情况下,例如因为缺乏相关知识,直接在应用者程序20上进行修改,这可能导致设施运行的故障。

Claims (7)

1.一种用于使具有至少一个功能模块(5)的工艺或过程技术设施(1)工程化的方法,其中,所述功能模块(5)包括存储器可编程的控制系统(7)和能够借助所述存储器可编程的控制系统(7)来控制和/或调节的工艺或过程技术模块,以作为所述设施的一部分来使用,并且其中,所述存储器可编程的控制系统(7)具有至少一个通过参数能配置的应用者程序(20)、存储区域(21)和端口(23),所述存储区域设置用于对所述功能模块(5)应用特定地进行配置的参数,所述端口通过以合乎规定的描述语言进行的描述被具体化,并且经由所述端口能够利用参数描述所述存储区域(21),该方法具有以下步骤:
提供对应于能配置的所述应用者程序(20)的文件(26),在所述文件中包含作为对于功能模块集成的信息的参数,所述参数以合乎规定的描述语言存在,
将具有对于功能模块集成的信息的所述文件(26)读入到工具(3),所述工具构造用于使所述设施(1)工程化,
借助设施工程化工具(3)确定用于对所述功能模块(5)应用特定地进行配置的所述参数,以及
先前确定的所述参数借助所述设施工程化工具(3)通过经由所述端口(23)的访问存放到所述存储区域(21)内。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述端口(23)被实施为RPC端口,并且所述端口通过用描述语言EDDL进行的描述被具体化。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述存储区域(21)实施为数据寄存器,经由所述RPC端口(23)能够非周期性地访问所述存储区域。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,能够用于对所述应用者程序(20)进行配置的所述参数在所述应用者程序(20)的源代码中配有相应的标志,并且在将源代码转译成能加载到所述存储器可编程的控制系统(7)中的应用者程序(20)时,借助模块工程化工具(24)根据所述标志确定所述参数,通过所述参数能配置所述应用者程序(20),并且在所述存储区域(21)中为所述参数分别预留存储单元,其中所述模块工程化工具构造用于使所述存储器可编程的控制系统(7)工程化。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述应用者程序中分别为所述参数指派一个属性,通过所述参数能配置所述应用者程序(20),所述属性附属地表征了作为对于功能模块集成的信息的所述参数。
6.一种用于在执行根据前述权利要求中任一项所述的方法时应用的功能模块(5),其特征在于,所述功能模块包括存储器可编程的控制系统(7)和借助所述存储器可编程的控制系统(7)能控制和/或调节的工艺或过程技术模块,以作为所述设施的一部分使用,并且其中,所述存储器可编程的控制系统(7)具有至少一个通过参数能配置的应用者程序(20)、存储区域(21)和端口(23),所述存储区域设置用于对所述功能模块(5)应用特定地进行配置的参数,所述端口通过合乎规定的描述语言进行的描述被具体化,并且经由所述端口能够利用参数描述所述存储区域(21)。
7.一种用于根据权利要求6所述的功能模块的存储器可编程的控制系统,其特征在于,所述存储器可编程的控制系统(7)具有存储区域和端口(23),所述存储区域设置用于对所述功能模块(5)应用特定地进行配置的参数,所述端口通过以合乎规定的描述语言进行的描述被具体化,并且经由所述端口能够利用参数描述所述存储区域(21)。
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