CN113544607A

CN113544607A - 自动解释管线图的方法

Info

Publication number: CN113544607A
Application number: CN202080018792.9A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·文德尔贝格尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2021-10-22
Also published as: US20220138369A1; WO2020178095A1; EP3921710A1; EP3705960A1

Abstract

本发明是一种用于自动解释包括对象(12、20、22、24)的管线图(10)的方法，其中，相应至少两个对象(12、20‑24)与运行要求(30、31)链接，其中，运行要求(30、31)基于作用方式(42)的预设的集合(44)的以及基于边界条件(46)的预设的集合(48)被限定，其中，在自动解释时，依次地评估管线图(10)包括的运行要求(30、31)，其中，针对运行要求(30、31)并且至少基于由运行要求(30、31)作为目的所包括的作用方式(42)产生自动化功能(90)，并且其中，自动化功能与借助于所基于的运行要求(30)链接的对象(12、20、24)连接。

Description

自动解释管线图的方法

技术领域

本发明涉及一种自动解释管线图、即所谓的管线和仪表图(R&I图；英文：管线和仪表图(Piping and Instrumentation Diagram)或P&ID)形式的管线图的方法，尤其用于方法技术设施或发电设施。这种管线图以本身已知的方式用于规划特定的方法技术设施。术语“设施”还包括较大设施的子设施，例如用于在较大设施内为了加热或冷却而确定的子设施，以及设施部件，例如混合装置。

背景技术

在方法技术设施中，能够区分主要技术和次要技术。主要技术包括从方法技术或工艺角度来看的设施的构造，即设施的方法技术部件，例如容器、泵、阀门、热交换器及他们彼此的连接件，特别是管线。次要技术保证主要技术能够按规定运行设施，其中，不同的次要技术在设施运行中满足不同的功能。

主要技术的计划或规划是借助于设施规划工具(例如西门子的COMOS)以创建设施的流程图或管线图(R&I图)的形式实现，其中，代表了方法技术设施的部件的图形过程对象相互链接。具体的过程对象(对象类的实例)包括关于由它们所代表的部件的参数(例如管径、电机的功耗或容器的填充体积)的技术信息。R&I图还能够包括设施的传感器和执行器(用于调节机构的测量传感器和驱动器)与关于传感器和执行器的技术信息，或者相应的信息能够被输入到设施规划工具中。

一个重要的次要技术是设施的自动化，它又能够细分为不同的子领域，例如自动化软件、自动化硬件以及操作和监控，迄今为止，自动化的解决方案通常由不同的本领域技术人员(自动化工程师，项目工程师)，如硬件工程师、软件工程师、HMI(人机界面)工程师来规划。

除了自动化，设施的电气化是另一个重要的次级技术。所有电气设施部件、特别是电机，都必须被供电。为此，必须提供电气化部件，例如变压器、转换器、开关设施等。

例如，其他次要技术包括建筑技术或电信。

在计划方法技术设施时，所基于的步骤是创建管线图。管线图包括设施的所有方法技术组件，如容器、泵、风扇、驱动器、传感器等，以及部件经由其相互连接的管线，这些都显示在管线图。根据现有技术，这样的管线图已经能够包括关于设施的部件的所有与产品相关的信息。在传感器的情况下，信息能够是例如涉及测量范围的开始和结束、连接类型(例如现场总线控制系统(Profibus)，4-20mA有线)、相应的制造商等的信息。对于管线，信息能够是材料、直径、壁厚等信息。

在不同的标准中确定了如何构造和使用管线图。在ISO16028(用于化学和石化工业的图表)中，规定了相应的图表并限定了待使用的图形符号。IEC62424(过程控制工程的表示，P&I图中的请求以及P&ID工具与PCE-CAE工具之间的数据交换)限定了管线图的要求以及设施规划工具与自动化设施的工程工具之间的数据交换。

在申请人公司中，在管线配置的范畴中，待建造的设施的运行要求和规范也包括在管线图中。这一步骤称为配置(管线图的配置)，结果是一个配置过的管线图。

虽然管线图最初只描述了方法技术设施由哪些组件构成以及它们如何相互连接，但配置过的管线图还包括有关该设施如何在手动模式和自动模式中运行的信息。管线图的配置是自动化和电气化领域中全自动创建工程文件的基础。

即使在今天，也必须限定计划过的设施的运行要求。否则，相应的设施的自动化以及设施的电气化的工程规划将不再可能。

上述标准IEC62424描述了如何构建管线图。其中，还描述了信号的极限值能够显示在管线图中。还描述了传感器与执行器之间的功能关系能够使用代表自动化功能的符号来表示。在此，总的来说，它只是关于一些重要自动化关系的基本表示。

IEC62424标准明确包括一句话：“复杂控制功能的详细信息不应成为P&ID的一部分。因此，必须准备额外的文档(例如控制说明，功能图)来限定需要的功能。”

迄今为止，有关运行要求的信息已在与管线图并列的单独文件(文本、表格、逻辑计划、图纸等)中限定，即独立于管线图。以何种形式和格式提供此类文件在很大程度上取决于各自的创建者以及各自的工程领域(调节、控制、操作和监控、保护等)。

在此提出的方法提出，运行要求被规定为管线图的集成的组成部分。由此，关于运行要求的信息能够直接可用，并且能够用于自动解释。迄今为止，具有至少一个上述类型的文档的管线图的概要一直是由人类专家作为一种思想上的活动执行。

发明内容

因此，本发明的一个目的是给出一种能够自动解释技术设施的管线图(P&ID图)的方法，尤其给出一种在自动解释管线图的范畴中自动产生自动化功能的方法，自动化功能将管线图包括的运行要求转换成软件，并且纳入自动化软件中，以实现相应设施的自动化。

该目的借助于具有权利要求1的特征的方法以及借助于包括该方法的实现的计算机程序来实现。在此提出的方法优选地适用于方法技术设施或发电设施。

在已知的方式和方法中，管线图包括作为设施部件的代表的对象和作为设施部件之间连接的代表的对象之间的连接，其中，每个连接本身又是管线图中的对象(特殊对象)。

对象已经在管线图创建的范畴中被命名，或者至少在管线图的配置的范畴中被命名。为了在管线图中采用设施的阀门的代表，例如(通过人类专家)从库中选择相应的数据对象，该数据对象至少导致管线图中阀门的符号表示。数据对象与对象类型(在此例如“阀门”)连接。这同样适用于设施的其他技术单元和相应代表单元的对象。

在此提出的方法中，管线图的对象和/或连接与运行要求链接。运行要求基于作用方式(运行要求的作用方式)的预设的集合以及边界条件(运行要求的边界条件)的预设的集合被限定。可用的作用方式和边界条件所基于的集合保证了每个运行要求的电子可评估表示。集合在一定程度上限定了可用于制定/运行要求的词汇表，并且由此限定了用于制定每个运行要求的确定的并且被限制的词汇表。

在自动解释管线图时，依次对管线图中包括的进行评估。在评估过程中，针对运行要求以及至少基于由相应的运行要求作为目而包括的作用方式来生成自动化功能，即根据相应的运行要求在软件中待实现的功能的实现，即在可执行的程序代码中，该程序代码在借助于自动化系统执行时实现根据运行要求待实现的功能。

在限定运行要求时能够选择的作用方式例如是“由…调节”。该作用方式意味着将运行要求转换到软件中的要求。因此，产生的自动化功能包括至少一个调节功能。因此，调节恰好实现最初限定的运行要求，例如借助于调节阀来调节流量，自动化功能和一般每个相应的自动产生的自动化功能都与借助于所基于的运行要求链接的对象连接。与借助于运行要求链接的对象的连接能够以与管道图所包括的对象的连接的形式和/或以与管道图的对象所代表的实际单元的连接的形式存在。

运行要求与管线图的元素(对象和/或连接)的链接能够在方法的范畴中实施或者也能够事先实施。在任何情况下，限定的运行要求是此处提出的方法的所有进一步步骤的先决条件。

该方法以下面称为工程工具的计算机程序或可能的分布式计算机程序的形式被实现用于自动执行，其包括这里提出的方法的实现并且用作为执行这里提出的方法的构件。因此，本发明是具有程序代码指令的计算机程序，以及具有这种计算机程序的存储介质，即，具有程序代码构件的计算机程序产品，以及最后还有工程系统，在其存储器中加载或可加载这种类型的计算机程序作为执行该方法及其设计方案的构件，其中，程序代码指令能够通过以下称为工程工具或可能的分布式计算机系统执行并在运行期间执行。

用作为在此提出的方法的实现的计算机程序(工程工具)或包括在此提出的方法的实现的计算机程序在工程系统上并且借助于工程系统来执行。工程工具还能够包括用于创建和加工管线图的功能或用于创建和加工管线图的完整常规功能范围，并由此成为完整的工程环境。

如果在此和下文描述了方法步骤或方法步骤序列，则涉及基于计算机程序或在计算机程序的控制下(基于工程工具或在工程工具的控制下)进行的动作，除非明确指出，单个行动通过工程工具的用户发起。至少每次使用术语“自动”意味着相关的行动基于工程工具或在工程工具的控制下发生。

本发明的一个重要优点是基于运行要求的限定，尤其包括在管线图中的运行要求，自动产生用于转换次级技术的领域中的运行要求的算法，即尤其用于将运行要求自动转换为自动化软件，例如，用于实现调节过程的算法。另一个优点是，运行要求的基本限定能够以技术方式和方法实现，即设施规划人员限定部件的方法技术目的(例如加热，混合等)，而不必被告知这样的目的在二次技术领域如何具体实现。运行要求的技术限定可行性的基础是通过作用方式的集合和边界条件的集合的可用性来实现的。

可选地，工程工具(或包括工程工具的功能的开发环境)自动生成运行要求，即基于用户限定的、特定设施部件必须满足的方法技术目的。如果用户例如确定特定的阀门是泵的最小流量阀门，则能够自动推导出相应的运行要求。

在冗余的设施结构的情况下，在此提出的方法的一个特殊实施方式提出，用户只需限定冗余的存在和第一个结构的运行要求。所有进一步的限定，例如得出各个组件的冗余伙伴或其他结构的运行要求都由工程工具自动进行。

基于此处提出的方法，能够显著简化设施计划并节省相应的时间和成本。该方法完全借助于刚好一个软件工具(即工程工具)来实施，因此不需要将数据传输到额外的系统。由此，避免了否则可能出现的传输错误和数据不一致。在相应的实施方式中，工程系统能够以基本可选的方式和方法向用户展示运行要求限定尚未完成的点。由此实现设施计划质量的显著提高。

对于进一步描述，为了避免不必要的重复，结合所提及的用于自动解释管线图的方法描述的特征和细节自然也适用于具有该方法的实现的计算机程序，反之亦然。相应地，计算机程序(工程工具)也能够通过用于执行在方法范畴中执行的方法步骤的构件，特别是程序代码构件进一步开发。以相同的方式，能够通过由计算机程序执行的方法步骤来进一步开发该方法。因此，该方法的特征和细节总是适用于相应的计算机程序并且反之亦然，从而关于本发明的各个方面的公开总是能够相互参考。

本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。此处在权利要求中使用的引用关系表示由相应从属权利要求的特征对其所引用的权利要求的主题的进一步改进。它们不应理解为放弃实现从属权利要求的特征或特征组合的独立主题保护。此外，关于对权利要求的解释和从属权利要求中特征的更详细说明中的描述，必须假设这样的限制不存在于相应的前述权利要求中以及本方法的更一般的实施例中。因此，说明书中对从属权利要求的方面的任何引用都应被明确地理解为对可选特征的描述，即使没有特别引用。

在该方法的一个实施方式中，针对运行要求并且一方面基于由相应的运行要求所包括的作用方式以及另一方面基于由相应的运行要求所包括的边界条件来产生自动化功能。对作用方式和至少一个边界条件的综合考虑能够更精确地规定运行要求，并且与一个或每个由运行要求所包括的边界条件一同来保证对运行要求的作用方式的评估，使得这些运行要求也转换为自动化功能。

在该方法的另一个实施方式中，针对运行要求基于具有工艺指导的数据库产生自动化功能。数据库包括多个工艺指导，其中，对于每个由运行要求所包括的作用方式或边界条件(即对于理论上可行的并且通过相应的词汇限制的作用方式或者边界条件)或作用方式与至少一个边界条件的每个组合，在数据库中保存刚好一个工艺指导。因此，能够根据相应的作用方式和一个或每个分配的边界条件将每个运行要求明确分配给刚好一个工艺指导，或者相反地，能够将具有工艺指导的数据库中的刚好一个工艺指导分配给一个运行要求及其作用方式以及一个或每个分配的边界条件。在自动解释管线图和在针对运行要求产生自动化功能时，为每个运行要求从数据库中选择出匹配运行要求的工艺指导，该工艺指导也就是说匹配运行要求的作用方式或者也就是说匹配运行要求的作用方式以及一个或每个分配的边界条件。每个工艺指导包括至少一个工作步骤，并且每个工作步骤包括能自动评估的限定，用于将作用方式和一个或每个相关联的边界条件转换为可执行的计算机程序指令，以自动可评估的限定的方式，用于使用自动化技术的至少一个模块并且将一个或每个相应的模块和其应用转换为可执行的计算机程序指令。通过选择相应的刚好一个用于运行要求的工艺指导，自动地选择一个工作步骤或者一系列的工作步骤。当通过工程工具执行时，这或这些根据所基于的运行要求和(如果适用)相关联的待实施的边界条件自动将待实施的作用方式转换为自动化功能。产生的自动化功能形成或补充了计算机程序，为了区分，称为自动化计算机程序。自动化计算机程序是用于相应设施的自动化软件或自动化软件的一部分。自动化计算机程序以及因此自动化软件包括以计算机程序指令的形式的相应运行要求的实现，计算机程序指令能够借助于自动化设施执行，至少通过从数据库中选择的工作步骤来执行。

附图说明

下面参照附图更详细地解释本发明的实施例。相互对应的对象或元件在所有图中都具有相同的附图标记。

图中示出：

图1示出了具有对象、对象之间的连接和运行要求的管线图，

图2示出了具有与两个对象链接的运行要求的管线图的一部分，

图3和图4示意性地简化示出了基于运行要求创建的并且对运行要求进行编码的数据记录，以及

图5示出了一个数据库，其具有用于自动实施运行要求的工艺指导，

图6示出了基于运行要求产生的并且连接借助于运行要求链接的对象的自动化功能，其用作基础运行要求的技术实现，并且

图7示出了在此提出的方法的流程的示意性简化图，该简化图具有该方法的中间结果和基于该方法产生的并且包括多个根据图5的自动化功能的自动化计算机程序。

具体实施方式

图1中的图示示意性地示出了管线图10一部分。其基本上以已知的方式和方法包括对象12(仅单独标记)和管线，或者在对象12之间的显示出一般流体连接的连接14(也仅单独标记)。

每个对象12，特别是每个对象12和每个连接14(连接14作为对象12的特殊形式)都基于对象类型16。为了基于相应的对象类型16实例化对象12并在管线图10中使用实例化的对象12，可使用的对象类型16保留在对象类型数据库18中。

对象类型数据库18像标准构件一样起作用，能够从其中获取用于管线图10的对象12。通过选择对象类型16，基于所选的对象类型16实例化对象12并将实例化对象12放置在管线图10中实现从标准构件(从对象类型数据库18)中的提取。原则上，原则上能够基于一个或相同的对象类型16实例化任意多的对象12(“标准构件”不会用完)。

管线图10中使用的每个对象12被用作相应设施的目标单元的代表。图1所示的管线图10的对象12、20、22、24例如用作为阀、泵和传感器设施的代表，即作为真实技术设施中的这些单元的代表，例如已经存在的设施中的或者基于该管线图10还待配置的设施的这些单元的代表。为了进一步描述的更好可读性，在下文中用作为阀门代表的对象12本身被称为阀门20，并且对象12、20被称为有相应的附图标记。这也相应地适用于用作为泵22的代表的对象12以及用作为传感器24的代表的对象12。

图2中的图示示出了如图1中的管线图10的一部分。示出的管线图10的部分包括阀20(作为管线图10的对象12)、即调节阀以及作为传感器系统的流量传感器(以及作为管线图10的对象12)，以下简称为传感器24。阀20和传感器24借助于以箭头形式示出的运行要求30连接。运行要求30已经在图1中示出(仅标识了一些)。

示出运行要求30的箭头从一个对象12开始指向另一个对象12。在图2的图示中，示出运行要求30的箭头从传感器24开始指向阀门20。这个方向是运行要求30的限定的部分并且意味着(方向被编码)，源自传感器24的数据应该对阀20(这里：阀的状态/位置)有影响。一般而言，运行要求30的方向(示出了运行要求30的箭头的方向)表示应直接或间接影响对象12的数据(运行要求30源自该数据)、对象12的状态(在该状态下运行要求30结束)。

在运行要求30的进一步的表达中，运行要求在对象12之间建立非定向连接，并因此以没有箭头的连接的方式示出。非定向运行要求31已经在图1中示出。在这种情况下，运行要求31意味着通过运行要求31彼此连接的对象12的状态应该相互影响(例如两个泵22应该以相同的功率运行)。

运行要求30、31与至少两个对象12、尤其与刚好两个对象12连接。运行要求30、31与两个对象12连接的这一事实并不阻止一个或相同的对象12能够是多个运行要求30、31的起点或目的地。例如，源自一个或相同的传感器24的数据能够影响不同对象12的状态。同样，一个或相同的同的对象12的状态会受到源自不同其他对象12的数据的影响。

为了将运行要求30、31与两个对象12连接，例如利用这样一个事实，即每个对象12被分配一个唯一的名称作为命名40。在图2所示的情况下，阀(调节阀)20的命名40例如使用名称“调节阀1”并且传感器(流量传感器)24的命名40例如使用名称“流量传感器1"。在管线图10中使用的命名40只能使用一次，以确保命名40的唯一性。

运行要求30、31基于来自相应的另一个对象12的数据规定对象12的影响的可行的类型。当规定运行要求30、31时，从影响可能性的预设的集合44中选择影响的刚好一个类型作为作用方式42。集合44以数据库的形式提供。为了使用户更清楚，规定不同作用方式的运行要求30、31在管线图10中以不同方式，例如通过使用不同的线类型来表示。具有不同作用方式42和因此不同图形表示的运行要求30、31已经在图1中示出。

运行要求30、31或借助于运行要求30、31链接的至少一个对象12、20、24被分配来自可行的边界条件46的预设的集合48的一个或多个边界条件46。该集合48也能够以数据库的形式使用。能够在运行要求30、31的限定的范畴中确定边界条件46。每个作用方式42被分配特定数量的可行的边界条件。例如，作用方式42的可行的边界条件46是“由...调节”(参见图2，其中，运行要求30表示流量传感器24借助于调节阀20进行调节)，是被调节的变量的预设的或者可预设的额定值。“冗余”作用方式(参见图1中的运行要求31，其表示两个泵22在冗余运行中开动)包括作为可行的边界条件46，这样的信号(例如泵22的功率消耗)的规格，通过该信号应该实现涉及的对象12、22的同步。

在图2所示的情况下，运行要求30与阀20(对象12)和传感器24(对象12)链接。例如，该链接借助于对象12、20、24的命名40来实现。为了参考对象12、20、24，编码运行要求30的数据记录50然后包括命名40作为参考52，这如在图3中示意性简化地示出的那样。附加地或替代地，运行要求30的链接也能够以借助于运行要求30链接的对象12、20、24的直接参考的形式来实现。

对运行要求30进行编码的数据记录50然后包括作为参考52的例如链接对象12、20、24的地址(存储器地址)54，如图4中以示意性简化方式所示的那样。

通常，对运行要求30、31进行编码的数据记录50包括借助于运行要求30、31链接的对象12、20、24的参考52，尤其用于参考第一对象12、24的刚好一个第一参考52，以及用于参考第二对象12、20的刚好一个第二参考52。

在评估运行要求30、31时(对运行要求30、31进行编码的数据记录50的自动评估)，根据参考52自动识别哪些对象12、20、24借助于运行要求30、31彼此链接。具体而言，能够自动识别哪种类型的对象12、20、24相互链接。例如，这能够针对相应的对象12、20、24的类型(对象类型16)识别，因为在管线图10中对阀20的表示需要基于相应的对象类型16将对象12、20实例化，并且基础对象类型16与例如用于表示泵22的对象类型16不同。附加地或替代地，相应的对象12、20、24的类型能够根据对对象类型16进行编码并且直接被相应对象12、20、24包括的数据自动识别。

通过运行要求30、31规定的影响类型一方面能够自动确定数据源自哪个对象12、24，这对于影响其他对象12、20是重要的，并且另一方面能够自动确定哪个对象12、20根据数据受到影响，并且借助于运行要求30、31包括的作用方式42能够自动确定影响应该如何具体实现。因此，能够自动确定哪个对象12、24在运行要求30中用作为数据源，哪个对象12、20在运行要求30中用作为数据接收器。这也适用于非定向运行要求31，例如图1中的运行要求31，其中，每个对象12、20、24既是数据源又是数据接收器。

在所示的实例(图2)中，能够以上述方式自动识别在运行要求30的范畴中相关数据源自流量传感器(传感器24)并且用于影响调节阀(阀20)。运行要求30(对运行要求30进行编码的数据记录50)包括的作用方式42确定源自传感器24的数据应该如何影响阀20。根据集合44选择的作用方式42，例如“由...调节”意味着，通过改变阀20的位置来调节可从传感器24获得的测量值。作为运行要求的边界条件46，在此，例如确定调节回路的符号。例如，正符号意味着每当来自传感器24的测量值(实际值)低于预设为另外的边界条件46的额定值时，阀20应进一步打开，并且每当测量值超过额定值时，阀20应进一步关闭。

为了进一步描述的更好可读性，下文中省略了对运行要求30、31进行编码的数据记录50的说明，并且数据记录50本身被称为运行要求30、31。这允许更短的公式化，并且客观上也是合理的，因为相应的数据记录50是基于相应的运行要求30、31产生的。

如上所述，根据运行要求30，根据由其包括的作用方式42产生借助于运行要求30链接的对象12、20、24的链接类型。

基于(对作用方式42进行编码并包括在数据记录50中的数据的)作用方式42或(对边界条件46进行编码并包括在数据记录50中的数据的)边界条件46，实现对数据库64(图5)的访问，该数据库具有用于自动创建软件(自动化计算机程序110；图7)的工艺指导66，该软件能够由计算机系统、特别是由自动化系统(例如可编程逻辑调节器等)来执行。

对于允许作为影响可行性的集合44的元素的每个作用方式42、允许作为边界条件的集合48的元素的每个边界条件、以及对于作用方式42和边界条件46的每个被允许的集合，在数据库64中存在至少一个工艺指导66。

图5中的图示以示意性简化的方式示出了以对运行要求30进行编码的数据记录50的形式的运行要求30。与工艺指导66一样，仅示意性地简化示出具有保存在那里的工艺指导66的数据库64。对于单独的工艺指导66，以示意性简化的方式示出，工艺指导包括以下称为工作步骤70-77的数据记录(每个数据记录编码一个工作步骤)，数据记录在可执行的计算机程序指令中限定了运行要求30、31的实现。

每个工艺指导66包括或限定一系列工作步骤70-81(至少一个工作步骤)，用于逐步地自动构建适合实现所需作用方式42或相应的边界条件46的软件(自动化计算机程序110)。

图5中的图示还示出了具有工作步骤70-81的集合84。该集合84基于在对管线图10进行自动解释期间，对由管线图10包括的运行要求30、31的自动连续评估产生。基于(相应数据记录50的)运行要求30、31和包括的作用方式42或包括的作用方式42以及一个或每个包括的边界条件46在数据库64中选择合适的工艺指导66。由所选的工艺指导66包括的工作步骤70-81被输入到集合84中。数据记录50的评估和该集合84的形成自动地并且借助于工程工具120(图7)来实现。该集合84的形成能够借助于中间步骤实现，通过首先利用在数据库64中选择的工艺指导66或对所选的工艺指导66的参考形成集合86，并且然后用工作步骤70-81在后续步骤中基于具有所选择的工艺指导66的集合86形成集合84。

每个工作步骤70-81限定刚好一个模块88(图6)或自动化技术的至少一个模块88的应用。自动化技术的模块88本身是已知的。自动化技术的模块88的实例是调节器(P调节器、PI调节器、PID调节器等)，求和点(加法、减法)、乘法点(乘法、除法)、延迟(PT1元件、PT2元件等)、分配等。至少一个模块88的应用的限定至少确定了模块88和至少一个其他模块88或与其他数据源或接数据收器(例如对象12)的链接。

每个工作步骤70-81包括相应模块88如何或将如何转换为自动化计算机程序110的限定，例如，通过工作步骤70-81包括相应的程序代码指令(例如用于PI调节算法的程序代码指令)或者指向这样的程序代码指令。此外，每个工作步骤70-81包括如何能够将限定的应用转换到可执行的计算机程序指令的限定，例如通过工作步骤70-81包括关于如何将模块的输出变量(例如减法点的计算结果)用于作为其他模块的输入变量(例如调节算法的调节差)。

最后，为了将运行要求30、31转换为相应的自动化算法，在工艺指导66或所描述的工作步骤70-81中存储自动化专家的知识。

每个工艺指导66包括可自动执行的工作步骤70-81(每个工艺指导66包括至少一个可自动执行的工作步骤70-81)，并且当执行工作步骤70-81时产生自动化软件(自动化计算机程序110)，其包括能以借助于相应的自动化系统执行的计算机程序指令的形式的原始基础运行要求30、31的实现。

图6中的图示以示意性简化的方式示出了工作步骤70-81的转换，即基于基础运行要求30、31选择的工作步骤70-81，即基础运行要求30、31到自动化功能90的转换。该转换自动地并且借助于工程工具120(图7)实现，通过工程工具120执行各个工作步骤70-81。

用于转换作用方式42“由...调节”的工艺指导66包括例如如下一系列工作步骤70-81：实现减法70，实现调节器71(例如P调节器，即比例调节器，或PI调节器，即比例/积分调节器等)，实现乘法72，使用73减法的结果作为乘法器72，使用74值“100/(MBE-MBA)”作为乘法72的被乘数，其中，“MBA”是测量范围的开始，并且“MBE”是传感器24的测量范围的结束，运行要求30由此产生(箭头连接的开始)，使用75乘法72的乘积作为调节器71的调节差，将调节输出信号作为调节信号发送76给对象20，运行要求30在该处结束(箭头连接的结束)。因此，工作步骤70-81、在任何情况下至少是单独的工作步骤70-81也限定了与借助于运行要求30链接的至少一个对象12、20、24的连接和使用。

在上一段中首先提到的工作步骤70、71、72(实现减法；实现调节器；实施乘法)相应地意味着和相应地导致在工作步骤70、71、72中规定的自动化技术的模块88被创建，并且并通过创建成为自动产生的自动化软件(自动化计算机程序110)的一部分，即实现减法的模块88，实现调节器的模块88和实现乘法的模块88。其他工作步骤73、74、75相应地意味着并相应地导致在工作步骤中规定的模块88“被接线”。在此，表述“被接线”意味着源自模块88的数据的应用(借助于模块88的根据工作步骤被接线的输出)或数据对模块88的供给(借助于模块88的根据工作步骤被接线的输入)。

在图6的图示中，示出了通过工艺指导66的转换产生的功能(自动化功能90)。在此，数据库64也用作为非穷举的“标准构件”，根据相应的作用方式42、相应的边界条件46或作用方式42与至少一个边界条件46的组合从该标准构件中选择出相应的工艺指导66，并且由其包括的一个或每个工作步骤70-81形成产生的自动化功能90的基础。图6中以具有功能块的功能图的形式的产生的自动化功能90的图示用于更好的观看以及示例性地理解。由基础的工艺指导66包括的工作步骤70-81能够通过产生这样的功能块和它们的接线来实现，或者替代地也能够通过直接产生例如自动化系统的软件代码来转换。

工艺指导66可选地不仅分配给运行要求30、31的作用方式42，而且分配给它们的边界条件46。例如，边界条件46“打开的调整机构增加调节变量”(调节回路的正符号)包括工艺指导66，其包括如下一系列工作步骤70-81：使用77传感器24的测量信号(从测量信号得出运行要求30)作为减法70的减数和将额定值作为减法70的被减数。相反地，工艺指导66属于边界条件46“打开的调整机构减少调节变量”(控制回路的负符号)，该工艺指导包括一系列如下的工作步骤70-81：使用77传感器24的测量信号(从测量信号得出运行要求30)作为减法70的减数70和将额定值作为减法70的被减数。一系列如下的工作步骤70-81作用为用于边界条件“额定值是压力1的函数”(“压力1”在此可能是压力传感器的测量信号，该压力传感器在示例性的管线图图2中并未示出)的工艺指导66：实现通用函数78，使用79压力传感器1的测量信号作为函数78的自变量，使用80函数值作为减法70的减数或被减数。如上所述，函数值作为被减数还是减数由关于调节回路符号的工艺指导66得出。一系列如下的工作步骤70-81用作为边界条件“额定值变化延迟”的工艺指导66：在额定值与减法70之间实现延迟函数81(例如一阶延迟元件PT1)。已经在图5的图示中示出从边界条件46转换工艺指导的结果。

通过评估相应的运行要求30、31，相应相关联的作用方式42和一个或每个相关的边界条件46以及通过转换与作用方式42和(多个)边界条件46相关的工艺指导66自动地生成自动化功能90。在此，应注意，可能存在影响相同自动化功能90的其他运行要求30以及相关作用方式42和边界条件46。例如，运行要求30能够内容是“压力2限制流量1”，这意味着调节阀1应该调节流量1，但仅在不超过压力2的确定的值(例如最大值)的情况下才进行调节。通过实施相应的工艺指导66对运行要求30的转换，修改和扩展了自动化功能90，该自动化功能最初通过运行要求30“由...调节”产生。

因为至少单独的工作步骤70-81引起与借助于所基于的运行要求30链接的对象12、20、24的链接，因此通过工作步骤70-81产生的自动化功能90本身也与借助于所基于的运行要求30链接的对象12、20、24连接。

例如通过在工作步骤70-81中限定的模块88至少接收或接收和处理源自用作为数据源的对象12的数据，存在自动化功能90与对象12的链接。例如，以访问相应对象12的数据区域的形式来实现接收多个数据或刚好一个数据。例如，通过在工作步骤70-81中限定的模块88将数据传输到用作为数据源的对象12，同样存在自动化功能90与一个对象12的链接。多个数据或刚好一个数据的传输也例如以访问相应对象12的数据区域的形式来实现。

在根据图2解释的实例中，自动化功能90与传感器24和阀20连接。通过访问传感器24的数据区，传感器24记录的测量值在自动化功能90的区域中可用于处理，并为了影响阀门20的位置，借助于自动化功能90产生的调节输出信号作为调节信号输出给阀20，例如，通过将调节信号写入那里的数据区中。

如根据实例已经清楚地看出，工艺指导66相互影响并且不相互独立。特别地，通过工艺指导66的转换而产生的自动化功能90能够通过转换另外的工艺指导66被再次修改。这例如能够包括，安装新的子功能，再次断开现有的数据连接(在图5中显示为功能图中的箭头)，安装新的数据连接，通过其他功能代替存在的子功能等。

对于转换根据一个或多个运行要求30、31及其相关的作用方式42和边界条件46实施从数据库64中选择的工艺指导66的列表的系统(工程系统)，优选地提出，在数据库64中为工艺指导66包括的工作步骤70-81限定优选级顺序。优先级能够涉及工艺指导66并且因此涉及整体包括在其中的工作步骤70-81和/或每个单独的工作步骤70-81。在为工艺指导66预设优先级的情况下，能够为包括在其中的每个工作步骤70-81设置预设的优先级的相对变化或绝对的、不可改变的优先级，使得在此返回到一个和相同的工艺指导66的至少单个工作步骤70-81得到不同的优先级。

优先级顺序导致具有较高优先级的工作步骤70-81在具有较低优先级的另一个工作步骤70-81之前执行。然后，当转换运行要求30、31时，首先得出并编排相关的工艺指导66。得出的工艺指导66以及由它们包括的工作步骤70-81分别被分配优先级。因此，根据所得出的工艺指导66产生具有工作步骤70-81的集合，并且在该集合内，工作步骤70-81根据它们各自的优先级布置。最后，根据优先级顺序执行工作步骤70-81。

例如，对于用于产生图6所示的自动化功能90的工作步骤70-81，已经在数据库64中确定，用于作用方式42“由...调节”的工艺指导66的所有工作步骤70-81以最高优先级执行，其中，该工艺指导中所有工作步骤70-81的优先级顺序是任意的。工作步骤“使用77传感器24的测量信号(从测量信号得出运行要求30)作为减法70的减数”具有次高的优先级，该工作步骤属于用于边界条件46“打开的调整机构增加调节变量”的工艺指导66。工作步骤“使用77传感器24的测量信号(从测量信号得出运行要求30)作为减法70的被减数”，该工作步骤属于用于边界条件46“打开的调整机构减少调节变量”的工艺指导66，具有与之前所述的工作步骤相似的优先级，其中，哪个工作步骤具有稍高或稍低的优先级并不重要。在优先级顺序中的下一个工作步骤则是用于边界条件46“额定值是压力1的函数”的工艺指导66的所有工作步骤，其中，在该工艺指导66内工作步骤的优先级顺序是任意的。来自用于边界条件46“打开的调整机构提高调节变量”的工艺指导66的工作步骤“使用77额定值作为减法的被减数70”具有次高的优先级。属于用于边界条件46“额定值变化延迟”的工艺指导66的工作步骤在示例中具有最低优先级。

这里提出的处理方法的优点在于，用户能够通过从影响可行性的预设的集合44中选择一个或多个作用方式42并从边界条件的预设的集合48中选择一个或多个边界条件46来限定实际上任意运行要求30、31，然后，运行要求自动转换为相应的自动化功能90。由此，，人类从前完全没有对如管线图10中所描述的特定设施设想和限定的自动化功能90页能够自动实现。

图7中的图示以示意性简化流程图的形式示出了这里提出的创新的至今解释的方面。

在第一步骤100中(由操作员)在管线图10中限定具有作用方式42或具有作用方式42和边界条件46的运行要求30、31。

在第二、优选自动执行的步骤102中，限定的运行要求30、31相应地与它们的作用方式42和边界条件46被编排，用于自动的进一步处理。编排的结果产生多个数据记录50，即多个对运行要求30、31进行编码的数据记录50。在限定运行要求30、31时，只要这些数据记录50与管线图10(即管线图10的数据)连接，例如通过在管道图10的数据中自动识别并从该管线图10的数据中提取数据记录50，产生这种数据记录50的编排。可替代地，在限定运行要求30、31时，也能够直接且独立于管线图10中的数据产生数据记录50的编排。在任何情况下，都能够使用一系列数据记录50进行自动的进一步处理，如在图7的图示中以示意性简化的方式连同第二步骤102所示的那样。

在第三步骤104中，一系列数据记录50被自动处理。在此，基于每个数据记录50或者产生自动化功能90(根据数据记录50选择工艺指导66；工艺指导66包括工作步骤70-81；工作步骤70-81的执行产生自动化功能90；参见图5和图6)或者修改或扩展已经产生的自动化功能90，或者已经产生的两个或更多个自动化功能90在功能上相互连接。在此，自动基于一系列数据记录50产生一系列的自动化功能90，其中，产生的自动化功能90的数量与一系列数据记录50所包括的数据记录50的数量能够是完全不同的。产生的自动化功能90的整体代表自动产生的自动化计算机程序110。当执行这样的自动化计算机程序110时，执行其中包括的自动化功能90。

自动化计算机程序110是上面已经提到的软件，其适用于实现运行要求30、31及其作用方式42和边界条件46。当一系列数据记录50所包括的所有数据记录50都被处理时，则完全产生自动化计算机程序110。所有数据记录50借助于以计算机程序形式实现的工程工具120进行处理，该工程工具至少自动执行图6中所示的第三步骤104，可选地执行第二和第三步骤102、104。在这方面，工程工具120以至少包围第三步骤104的框架的形式示出。

工程工具120以本身基本上已知的方式借助于用作为工程系统的计算机来自动执行这里提出的方法，并且为此被加载到计算机的存储器中。

尽管通过实施例更详细地说明和描述了本发明，但本发明不受所公开的一个或多个示例的限制，并且本领域技术人员能够从中得出其他变体方案而不脱离本发明的保护范围。

在此提交的描述的处于前景的各个方面能够简要概括如下：这里提出的方法能够自动解释管线图10，即包括对象12、20、22、24的管线图10。至少两个对象12、20-24分别与运行要求30、31链接，其中，运行要求30、31基于作用方式44的预设的集合44和基于边界条件46的预设的集合48被限定。在管线图10的自动解释期间，包括在管线图10中的运行要求30、31被依次评估。在此，针对运行要求30、31并且至少基于由相应的运行要求30、31作为目的所包括的作用方式42产生自动化功能90，自动化功能与借助于所基于的运行要求30链接的对象12、20、24连接。

参考标号列表

10 管线图

12 对象

14 连接

16 对象类型

18 对象类型数据库

20 对象，阀门

22 对象，泵

24 对象，传感器

26，28 (空闲)

30 运行要求

31 运行要求

32-38 (空闲)

40 命名

42 作用方式

44 集合(影响可能性)

46 边界条件

48 集合(边界条件)

50 数据记录(运行要求)

52 参考

54 地址

56，58 (空闲)

60 功能块

62 (空闲)

64 数据库

66 工艺指导

68 (空闲)

70–81 工作步骤

84 集合(具有工作步骤)

86 集合(具有工艺指导)

88 模块(自动化技术的)

90 自动化功能

110 自动化计算机程序

120 工程工具。

Claims

1.一种用于自动解释管线图(10)的方法，

其中，所述管线图(10)包括对象(12，20，22，24)和在所述对象(12，20-24)之间的连接(14)，

其中，所述对象(12，20-24)和/或所述连接(14)与运行要求(30，31)链接，

其中，所述运行要求(30，31)基于作用方式(42)的预设的集合(44)的以及基于边界条件(46)的预设的集合(48)被限定，

其中，在自动解释所述管线图(10)时，依次评估由所述管线图(10)包括的所述运行要求(30，31)，

其中，针对所述运行要求(30，31)并且至少基于由相应的所述运行要求(30，31)作为目的而包括的所述作用方式(42)产生自动化功能(90)，并且

其中，所述自动化功能与借助所基于的所述运行要求(30)链接的所述对象(12，20，24)连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述运行要求(30，31)并且基于由相应的所述运行要求(30，31)包括的作用方式(42)以及基于由相应的所述运行要求(30，31)包括的所述边界条件(46)产生所述自动化功能(90)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，针对所述运行要求(30，31)基于具有工艺指导(66)的数据库(64)产生所述自动化功能(90)，

其中，在所述数据库(64)中对于每个由所述运行要求(30，31)包括的所述作用方式(42)或所述边界条件(46)或对于所述作用方式(42)与至少一个所述边界条件(46)的每个组合保存一个工艺指导(66)，

其中，对于每个所述运行要求(30，31)，基于所述运行要求包括的所述作用方式(42)和/或所述边界条件(46)，从所述数据库(64)中选择相关的所述工艺指导(66)，

其中，每个所述工艺指导(66)包括至少一个工作步骤(70-81)以及

其中，每个所述工作步骤(70-81)包括可自动评估的限定，所述限定用于自动化技术的至少一个模块(88)的使用以及用于一个或每个相应的模块(88)的转换以及所述模块在可执行的计算机指令中的使用。

4.一种用于自动解释管线图(10)的计算机程序(120)，

其中，所述运行要求(30，31)基于作用方式(42)的预设的集合(44)以及基于边界条件(46)的预设的集合(48)被限定，

其中，借助于用于自动解释所述管线图(10)的计算机程序(120)来连续地评估由所述管线图(10)包括的所述运行要求(30，31)，并且

其中，借助于所述计算机程序(120)，针对所述运行要求(30，31)并且至少基于由相应的所述运行要求(30，31)作为目的而包括的所述作用方式(42)产生自动化功能(90)，

其中，所述自动化功能与借助于所基于的所述运行要求(30)链接的所述对象(12，20，24)连接。

5.根据权利要求4所述的计算机程序(120)，包括根据权利要求2或3之一所述的方法的实现。

6.一种具有电子可读控制信号的数字存储介质，所述数字存储介质能够与计算机相互作用，使得执行根据权利要求1至3中任一项所述的方法。