CN114460907A - 配置模块化工业车间 - Google Patents

Abstract

本公开涉及配置模块化工业车间，提供了使用工程工具配置模块化工业车间的系统和方法。该方法包括使用工程工具的车间工程设施来创建(1001)模块化工业车间的表示，以标识将在模块化工业车间中被编排的模块(102)，该模块包括至少一个功能模块，该功能模块包括模块化工业车间的控制软件。该方法还包括使用工程工具的模块工程设施通过编辑(1002)由工程工具创建的用于定义功能模块配置的占位符配置文件，以配置在特定模块化工业车间中使用的功能模块。编辑配置文件使车间工程设施中功能模块的表示自动更新(1003)，以反映使用模块工程设施对功能模块所做的调整。该方法最后包括指示工程工具将(1004)如此配置的功能模块分配给模块化工业车间。

Description

配置模块化工业车间

技术领域

本发明涉及配置模块化工业车间(industrial plant)。

背景技术

模块化自动化系统领域的模块化类型包(MTP)标准为模块和编排系统之间的互操作性创建了一个框架，允许以更模块化的方式建立和设计工业过程车间，目标是简化过程车间工程和生命周期管理。这些优势是通过预制和经过良好测试的模块实现的，称为PEA(Process Equipment Assembly，工艺设备组装)，其可以很容易地以不同的组合被组合在一起，从而实现不同的配方。

在现今的模块化车间中，模块大多是单独定义和创建的，然后由车间工程师手动集成到整个车间中。将模块集成到车间中是一项主要的工程工作，其涉及确保输入和输出流的兼容性、过程参数的正确校准以及报警的正确管理。车间操作员通常会投入大量时间和资源将模块集成到车间中。

发明内容

因此，需要促进和/或改进模块化工业车间的配置。独立权利要求的主题满足了这一需要。从属权利要求规定了可选特性。

根据第一方面，提供了一种使用工程工具来配置模块化工业车间的方法。该方法包括使用工程工具的车间工程设施来创建模块化工业车间标识模块的表示，该模块将被编排在模块化工业车间中，该模块包括至少一个功能模块，该至少一个功能模块包括模块化工业车间的控制软件。该方法还包括使用工程工具的模块工程设施通过编辑由工程工具创建的用于定义功能模块配置的占位符配置文件，以配置在特定模块化工业车间中使用的功能模块。编辑配置文件会使车间工程设施中功能模块的表示被自动更新，以反映使用模块工程设施对功能模块所做的调整。该方法最后包括指令工程工具将如此配置的功能模块分配给模块化工业车间。

如上所述，模块化车间的工程工作流程通常分为两个阶段，每个阶段都提供一个单独的工具来完成工程。根据本公开，两个阶段被组合成一个阶段，该阶段可以使用单一的集成工程工具进行处理。通过这种方式，可以提供模块化自动化的全部功能，同时该工具还可用于常规车间工程。

可以通过多种方式编辑配置文件，以促进模块(PEA)类型的参数化。具体而言，可以在PEA类型内提供可选功能，允许工程师决定该功能是否存在。当该功能被禁用时，属于该功能的所有部分都将被移除，这意味着不将其导入目标系统，以便在车间工程期间PEA类型能够再次被调整。例如，编辑占位符配置文件可以包括将至少一个其他功能模块集成到配置文件正在被编辑的功能模块中。附加地或备选地，编辑配置文件可以包括选择性地启用或禁用配置文件正在被编辑的功能模块内的至少一个可选嵌套功能模块。附加地或备选地，编辑配置文件可以包括选择性地启用或禁用配置文件正在被编辑的功能模块的至少一个可选服务。附加地或备选地，编辑配置文件可以包括选择性地启用或禁用配置文件正在被编辑的功能模块的至少一个可选过程部分。附加地或备选地，编辑配置文件可以包括将不带服务的功能模块连接到不带服务的另一功能模块，并向所连接的功能模块添加服务，以及在车间控制级别将所连接的功能模块聚合为单个功能模块。附加地或备选地，编辑配置文件可以包括选择性地禁用功能模块的可选特性，从而抑制可选特性的一个或多个方面应用于模块化工业车间，该可选特性包括：(i)相应的控制代码，(ii)HMI部件，(iii)服务。

根据第二方面，提供了一种提供用于配置模块化工业车间的工程工具的计算机实现方法。该方法包括：在工程工具中提供车间工程设施，该工程工具被配置为允许用户创建模块化工业车间标识模块的表示，该模块将被编排在模块化工业车间中，该模块包括至少一个功能模块，该至少一个功能模块包括模块化工业车间的控制软件；创建用于定义功能模块配置的占位符配置文件；在工程工具中提供模块工程设施，该模块工程设施被配置为允许用户通过编辑占位符配置文件来配置功能模块，以用于特定模块化工业车间；更新车间工程设施中功能模块的表示，以反映使用模块工程设施对功能模块所做的调整；以及，将如此配置的功能模块分配(或提供分配功能)到模块化工业车间。

第二方面的方法还可以包括在模块工程设施中提供以下任何一个或多个附加特性：(i)允许在功能模块内选择性启用或禁用至少一个可选嵌套功能模块的功能，该功能模块的配置文件正在被编辑；(ii)允许选择性启用或禁用功能模块的至少一项可选服务的功能，该功能模块的配置文件正在被编辑；(iii)允许选择性启用或禁用功能模块的至少一个可选过程部分的功能，该功能模块的配置文件正在被编辑；(iv)允许在车间控制级别将多个连接的功能模块聚合为单个功能模块的功能；(v)允许选择性禁用功能模块的可选特性的功能，从而抑制可选功能的一个或多个方面应用于模块化工业车间，该可选特性包括：(a)相应的控制代码，(b)HMI部件，(c)服务。

根据第三方面，提供了一种计算设备，其包括处理器，被配置为执行第二方面的方法。

根据第四方面，提供了一种计算机程序产品，其包括指令，当由计算设备执行时，使计算设备能够执行第二方面的方法。

根据第五方面，提供了一种计算机可读介质，其包括指令，当由计算设备执行时，使计算设备能够执行第二方面的方法。

在上述任一方面中，配置文件可以包括定义模块配置(例如，工艺设备组件或PEA)的模块类型包(Modular Type Package，MTP)。具体而言，配置文件可以独立于目标系统。

在本发明的语境中，术语“模块”、“单元”和“PEA”可以互换使用。

在工程工具的语境中，术语“视图”可例如涉及由工程工具提供的用户接口，该用户接口可以在计算设备上运行的软件中实现。可以提供相应的软件包。术语“设施”用于表示可以通过视图访问或由视图提供的工程工具功能。工程工具可以具有一个或多个环境。

本发明可以包括一个或多个方面、示例或特征的单独或组合，无论是否在该组合或单独中具体公开。

本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例中变得清楚，并参考这些实施例对本发明的这些和其他方面进行说明。

附图说明

现在将参考附图以示例的方式给出详细说明，其中：

图1图示了模块化车间的工程工作流程；

图2A和图2B说明了模块式工程流程；

图3A和图3B图示了车间工程流程；

图4图示了功能模块和集成的子功能模块；

图5示出了分层工程工具的项目视图；

图6图示了分层工程工具的车间工程视图；

图7A示出了用于功能模块实例参数化的标签参数化视图；

图7B示出了表示包括子功能模块的功能模块的视图；

图8图示了可与根据本文公开的系统和方法使用的计算设备；

图9图示了虚拟PEA/功能模块的内容；以及

图10是表示配置模块化设备方法的流程图。

具体实施方式

模块化车间的设计通常如图1所示。工程工作流程100分为两个阶段：(独立于项目的)模块类型工程工作流程108和(依赖于项目的)车间工程工作流程110。模块类型工程工作流程108可以由模块供应商或模块化车间的所有者来进行。车间工程工作流程110可以由车间操作员执行。

在模块类型工程工作流程108中，完成模块类型/PEA 102的所有工程，即：仪表、电气、控制工程；内部过程装置的物理连接；I/O编组和控制器硬件的选择；工厂验收测试。模块类型102在112处创建后就准备在车间内使用，因为它提供了自己的智能以及可用于控制它的OPC UA服务器接口。通过例如根据IEC63280 ED1 ACD在114处生成MTP 106来描述每个模块类型102的接口。每个模块类型102使用服务将其内部功能作为服务公开给监控系统。可以使用面向服务的架构。在每个服务背后，都会执行已定义的状态机并公开状态。

MTP 106随后用于第二部分，即车间工程工作流110，其中模块类型102的MTP 106在118处被集成到车间自动化中之前，被导入116处并创建模块类型102的实例。不同模块类型102的分散自动化被集成在过程编排层(Process Orchestration Layer，POL)104中。

图2A和图2B更详细地图示了模块类型工程工作流程108。为了设计模块类型102，首先在201处定义模块类型的人机接口(HMI)，其可以类似于例如管道和仪表图的设计。在202处，从HMI自动导出标签列表。标签列表包含自动化系统内使用的所有标签。在标签列表中，用户可以更改标签的参数。标签类型和参数可以都符合IEC63280ED1 ACD。在第三步骤203中，定义模块类型102的服务。这从添加服务开始，并且附加地，在203a处添加必要的服务参数，这些参数应向监控系统公开。例如，服务参数可能是服务“填充(Fill)”的“量(Amount)”，可用于告诉“填充(Fill)”，应该在模块中填充多少服务。在定义服务之后，在203b、203c处，用逻辑填充底层状态机的状态。逻辑定义仍然没有被绑定到目标系统，但稍后将在步骤204a和204b中用于创建目标系统特定信息。在步骤204a中，创建目标系统特定信息并且目标系统特定信息可以被用于模块类型102的自动化。现在，这已被绑定到目标系统，并且目标系统在车间工程期间无法稍后更改。在步骤204b中，创建描述模块类型102的接口的目标系统特定MTP 106。

图3A和图3B更详细地图示了车间工程工作流程110。车间工程工作流110还遵循四步方法，其中在第一步301中，将车间中所需的所有模块类型102添加到模块库中。在添加模块类型102(由其MTP106定义)后，可以在302处，通过在工程工具中创建模块实例并且借助于材料和信息流将其连接，以使用这些模块类型来创建模块化车间的拓扑。在303处，模块实例可以被用于(基于其服务)定义可以由监控系统、POL 104执行的序列。监控系统104在最后步骤304中根据来自工程工具的信息被创建。

发明人已经认识到这种情况下的几个问题。模块化车间的工程工作流程分为两个阶段，模块类型工程108和车间工程110，这两个阶段彼此解耦。通常，两个单独的工具用于在对应的阶段执行工程。此外，工程工作流程与模块化车间绑定，很难用于传统(非模块化)车间。此外，一旦开发了PEA，功能是固定的并且不能更改。类似的模块需要自己的PEA类型，不能简单地重用为另一PEA设计的功能。如果PEA类型更改，则必须重新导入相应的MTP，并且必须手动更新所有实例。具体而言，当PEA的功能彼此非常接近时，需要进行不必要的附加工作。然而，如果使用提供更多功能的PEA类型，则代码、HMI等方面的开销将导入目标系统。过程车间的控制代码中通常不允许使用未使用的代码。

本文描述的是使用单个工程工具(在本文中也称为分层工程工具)执行的分层工程工作流。工作流以车间控制的最高抽象级别从车间工程开始。使用车间工程设施或分层工程工具视图，以创建单元实例。实例可能已经有一个类型，但也可能创建新类型。当新类型被创建时，将打开或开始分层工程工具的模块类型工程设施，并且工程师可以在模块类型工程视图中进行必要的操作。当工程师更改类型时，更改将自动填充到下一个更高的工程视图(例如，车间工程视图)，并且所有实例都会随更改而更新。在任何时候，都可以从车间工程视图打开PEA类型并且进行更改。在这些类型中，可以集成其他PEA类型。将一个PEA类型集成到另一个PEA类型是递归的。

通过这种方式，所有工程都使用分层工程工具来执行，该工具不仅对车间工程和模块类型工程，而且对功能模块、第三方模块等具有不同的视图。工具中使用的抽象实现了更快的工程。分层工程工具支持完整的往返工程工作流，包括深入研究单个功能模块实例和内部功能的参数化。此外，还描述了一个整体和集成的工程工作流，尽管如此，它仍然能够用于第三方集成和导出功能模块的标准化描述，所有这些都是从一个入口点开始的。分层工程工具可以是计算机实现的，例如使用下面描述的计算设备。

参考图10，现在将描述示例性分层工程工作流，其包括以下步骤。该工作流用于配置模块化车间。

步骤1001包括在车间工程视图内创建功能模块和实例。如下文所述，功能模块是未绑定到目标系统的PEA类型。开始时，功能模块为空并且只有一个名称：功能模块最初用作占位符。工程师现在可以使用车间工程视图以深入了解模块类型工程。

步骤1002包括深入功能模块以执行相同的工程。打开模块类型工程视图并且为功能模块提供工程工具。如本领域技术人员所知，工程师现在可以描述功能模块的P&ID、服务、标签等。步骤1002可选地包括将其他功能模块集成到当前设计的功能模块中。

步骤1003包括自动更新车间工程视图中功能模块的一个或多个实例，例如所有实例。当在步骤1002中描述功能模块时，工程师可以保存新信息并且将新信息自动上载到车间工程视图中，这意味着：

1.为功能模块创建独立于目标系统的MTP。

2.MTP在车间工程视图中自动更新。

3.车间工程环境中的一个或多个功能模块实例(例如，所有功能模块实例)利用新信息更新。

4.冲突对工程师是可视的，并且可以使用差异视图被解决。在继续使用后，功能模块库将是可用的。功能模块可以跨项目共享，同时通过新功能进行增强。此外，还可以基于其他功能模块创建功能模块，或者可以将功能模块集成到其他功能模块中。

在可以是最后一步的情况下，步骤1004包括将实例分配给目标系统以及将实例的标签分配给目标真实过程装置。

本文所公开的步骤的顺序仅仅是说明性的：顺序中的变化落入可能的范围内，而这些变化是本公开所设想的。可酌情省略或添加步骤。

图4图示了带有集成的子功能模块的功能模块，其中集成的子功能模块使用工程工具进行配置。具体而言，图4示出了第一功能模块的P&ID 400，其中第二功能模块402作为子功能模块被集成P&ID 400中。子功能模块402可以以与任何正常过程装置集成相同的方式被集成到P&ID 400中。在编排项目中，可以嵌入功能模块实例，并且这些嵌入的功能模块还可以包含子功能模块。由于子功能模块和功能模块两者都是相同的模板，因此即使子功能模块也可以包含孙功能模块(等等)。MTP库可以包含功能模块的MTP类型，这些功能模块可以被设计为同一项目中其他功能模块内的子功能模块。

图5示出了分层工程工具的项目视图500，图示了如何在项目树中嵌入模块类型工程和车间工程。使用下拉菜单502或选项卡504，可以选择各种结构，该结构包括模块化工业车间的各种MTP和编排。此处所示为配量、回火和反应器模块的MTP以及编排。MTP和编排也并行地显示在窗口506中。还提供了用于选择MTP和编排的选项卡508。可以关闭除编排之外的所有结构的选项卡。最初，只有编排选项卡处于打开状态。

图6图示了分层工程工具的车间工程视图600。车间工程视图600(也称为编排设计器)提供了两个拓扑视图：一个用于物理连接，另一个用于信息流连接。可以将服务作为针脚添加，以允许用户直接连接服务并且直接设置操作模式。增强SFC转换以允许用户从拓扑视图检查计算值。正如技术人员将理解的那样，SFC(顺序功能图)是对车间执行的动作序列的描述。它由步骤以及步骤之间的转换组成。只有步骤中的逻辑被执行。对于步骤之间的每个转换，都会描述一个条件，如果该条件为真，则允许到达下一个步骤，该步骤将执行代码的另一部分。所示的一些块是基于MTP的，包含(除标准定义项目外)报警管理、服务控制代码以及互锁控制代码(单元内部)。在分配目标后，MTP包含(标准定义项目旁边)分配给标签的设备。在MTP块上点击右键将打开上下文菜单，该菜单允许用户执行目标系统的分配、向模块类型中的设备执行I/O(设备型号)分配、更改目标系统、以及取消分配目标系统。双击MTP块将打开模块类型工程视图。在此，用户可以更改模块类型的服务、更改模块类型的HMI、更改模块类型的标签、以及对模块类型进行其他更改。如上所述，这些更改直接反映在车间工程视图600的拓扑视图中。例如，可以通过添加或删除针脚来反映更改。通过这种方式，可以提供在车间和模块类型工程的不同视图之间的预备导航。可以从车间工程视图打开和编辑功能模块。可以从另一个功能模块内打开和编辑功能模块。

根据本公开，功能模块的描述以及功能模块与车间之间的接口可以使用MTP。所有功能模块均可称为MTP。MTP可以保持目标系统独立。

如上所述，可以使用分层工程工具将模块类型参数化。工程师可以将模块类型内的区域标记为可选。可选部分可以在车间工程视图600上的每个实例上启用或禁用。这样可以更好地重用模块类型，以及允许在车间中更广泛地使用。模块类型可以在项目之间交换，以允许更大的重用。模块类型可以基于功能模块概念(如下所述)，这使得它们独立于目标系统。模块类型的参数化可以使用以下选项的一个或多个来实现。

在第一个选项中，可选功能作为另一个功能模块内的嵌套功能模块被实现。用户可以在车间工程期间启用或禁用完整的嵌套功能模块。

在第二个选项中，在功能模块内创建可选服务，这些服务在车间工程期间启用或禁用。

在第三个选项中，可选过程部分在功能模块内被标记，并且可以在车间工程期间启用或禁用。

在第四个选项中，不带服务的功能模块彼此连接，并且为所有连接的功能模块添加服务。然后，在车间工程期间将功能模块聚合为单个功能模块。

在任何选项中，如果禁用可选部分或特性，则相应的控制代码、HMI部件、服务等可以不会被导入目标系统，从而保持生成的系统干净。

本文公开了两种不同类型的参数化：功能模块实例内标签的参数化以及功能模块的可选功能的参数化。

针对标签参数化，标签的所有公共可用参数都在分层工程工具中公开。可以为每个实例设置参数，而不会将参数填充到其他实例：这些参数绑定到此特定实例。图7A示出了用于功能模块实例参数化的分层工程工具的标签参数化视图700。可以为不同的操作状态设置参数：(i)为功能模块实例的默认操作设置参数(例如，当所有服务关闭时)；(ii)可以根据当前执行的服务来设置参数；(iii)可以根据车间的操作状态(启动、关闭、执行等)来设置参数。然后将参数的配置导入运行时环境，并且根据功能模块实例的状态，进行设置如工程期间定义的参数。

针对可选功能的参数化，提供了功能模块内部的图形视图。图7B示出了视图702的可能实施方式。P&ID 704(包括子功能模块)是可视化的。在该功能模块视图中，用户可以打开和关闭所需的过程装置。针对可选功能的参数化，可以使用以下三种实施方式中的任意一种或多种。

在第一个实施方式中，定义了可选服务(例如，不总是存在的服务和/或可以在车间工程视图中禁用的服务)。针对禁用的服务，HMI部件和设备不会被导入目标系统(尽管如此，可能需要设备到服务的映射，并且该映射可以被自动检测)。例如，这对于可以加热和选择性冷却的回火模块非常有用。如果无法进行冷却，则省略用于冷却和服务的仪表部分。

在第二个实施方式中，使用“白盒”子模块，MTP包含可选仪器。例如，可以以与模块相同的方式描述阀门(仪器)(采用使用MTP的设备集成方法)，并且可以将仪器的MTP添加到现有模块中。打开可选模块以从外部控制(通过超级模块)可选模块。超级模块不转发子模块的接口并且子模块没有自己的服务(超级模块的服务中可以使用附加的仪器)。HMI通常在MTP中描述(并且将在特定位置的超级模块中放置/生成)。例如，在某些(例如较小的)部分为可选部件(例如，附加的关闭阀门)的模块中，此实施方式非常有用。

在第三种实施方式中，使用模块聚合(“模块的模块”)。在这种情况下，模块中的每个部分都被定义为一个模块，并且模块内的模块可以被禁用。对于禁用的模块，HMI部件和设备不会被入目标系统。模块在下一个更高级别上聚合，而聚合仅针对未禁用的模块执行。例如，此实施方式对于由多个模块组成的较大模块非常有用。

现在参考图8，图示了可以与根据本文公开的系统和方法使用的示例性计算设备800的高级图示。具体而言，计算设备可以被用于实现上述分层工程工具。计算设备800包括至少一个处理器802，其执行存储在存储器804中的指令。这些指令可以是，例如，用于实现被描述为由上述一个或多个部件执行的功能的指令，或者用于实现上述一个或多个方法的指令。处理器802可以通过系统总线806访问存储器804。除了存储可执行指令之外，存储器804还可以存储会话输入、被分配给会话输入的得分等。

此外，计算设备800包括数据存储器808，该数据存储器808可由处理器802经由系统总线806访问。数据存储器808可以包括可执行指令、日志数据等。计算设备800还包括允许外部设备与计算设备800通信的输入接口810。例如，输入接口810可以被用于接收来自外部计算机设备、来自用户等的指令。计算设备800还包括输出接口812，其将计算设备800与一个或多个外部设备连接。例如，计算设备800可以通过输出接口812显示文本、图像等。

可以设想，经由输入接口810和输出接口812与计算设备800通信的外部设备，可以被包括在提供用户接口的环境中，该用户接口为用户基本上可以与之交互的任何类型。用户接口类型的示例包括图形用户界面、自然用户界面等。例如，图形用户界面可以接受来自使用输入设备(多个)(诸如键盘、鼠标、遥控器等)的用户的输入，并且在输出设备(诸如显示器)上提供输出。此外，自然用户接口可以使用户能够以不受输入设备(诸如键盘、鼠标、遥控器等)施加的约束的方式与计算设备800交互。相反，自然用户界面可以依赖于语音识别、触摸和手写笔识别、屏幕上和屏幕附近两者的手势识别、空中手势、头部和眼睛跟踪、声音和讲话、视觉、触摸、手势、机器智能等。

此外，尽管被图示为单个系统，但是应当理解，计算设备800可以是分布式系统。因此，例如，数个设备可以通过网络连接进行通信，并且可以共同执行被描述为由计算设备800执行的任务。

本文中描述的各种功能可以在硬件、软件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。计算机可读介质包括计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是计算机可以访问的任何可用存储介质。作为示例而非限制，此类计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备，或任何可用于以指令或数据结构的形式携带或存储期望程序代码并可由计算机访问其他介质。本文使用的磁盘和光盘，包括光盘(CD)、激光光盘、光盘(optical disc)、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘(BD)，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘通常使用激光以光学方式再现数据。此外，传播的信号不被包括在计算机可读存储介质的范围内。计算机可读介质还包括通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个地方传输到另一个地方的任何介质。例如，连接可以是通信介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术诸如红外、无线电和微波等从网站、服务器或其他远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术诸如红外、无线电和微波等被包括在通信介质的定义中。上述组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

备选地或附加地，可以至少部分地通过一个或多个硬件逻辑部件来执行本文中所描述的功能。例如，但不限于，可使用的硬件逻辑部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、程序专用集成电路(ASIC)、程序专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。

图9示出了如本文所述的虚拟PEA/功能模块900的内容。发明人已经开发了虚拟PEA/功能模块900作为模块类型102的软件描述。广义地说，虚拟PEA/功能模块900用作模块化设备的模块102的控制软件配置，其为所述模块指定非特定于任何目标系统的参数，例如默认参数。用作控制软件配置的虚拟PEA/功能模块900，作为控制器不可知配置文件(换言之，目标系统独立的配置文件)被提供(在一个示例中为通用MTP 106)用于当所述模块在车间工程期间被集成到目标系统中时，根据控制器不可知配置文件将实例化的控制器软件随后绑定到所述模块的硬件控制器。

更具体地，虚拟PEA/功能模块900不具有与特定目标系统的绑定，而是仅包含目标系统应当包含的功能的描述。例如，除了与在服务状态内执行的逻辑有关的信息(图9中的应用914)外，虚拟PEA/功能模块900可以包含与上述模块类型102相同的信息。应用914包括在总体状态机中执行的状态。只有状态机在外部可见。这些状态被定义为扩展因果矩阵，如上文所述的模块类型102。应用914还可选地包含预定为独立于状态机可执行的逻辑。在装置保护的一个示例中，例如，如果阀门关闭，则必须停止所有后续泵，以防止其干燥运行。预定为可独立于状态机执行的逻辑的另一示例包括打开释放阀门以响应容器中变得过高的压力，以及响应于当天然气管道中的压力过大时，打开释放阀门以燃烧。这种逻辑必须始终独立于服务和控制服务的(特定)状态机来执行。此外，此类示例对于技术人员来说是清楚的并且被包含在本公开中，而不应将其视为限制于任何一个此类示例。这使得虚拟PEA/功能模块900能够移植到不同种类的目标系统，因为应该在状态内执行的应用914尚未被绑定到任何目标系统。这些参数还可以指定目标模块102的通信。

对于模块中使用的每个控制装置(传感器、阀门等)，定义了一组参数。模块可能有不同类型的参数，这些参数并非特定于任何目标系统，如以下非限制性示例所示。此外，此类示例对于技术人员来说是清楚的并且被包含在本发明中，而不应将其视为限制于任何一个此类示例。

例如，传感器有一个范围，这意味着它能够测量1至10巴。这些参数取决于使用的最终硬件——传感器无法在其测量范围之外进行测量。在稍后(在车间工程期间)分配目标系统和设备时，这些参数被设置一次并且保持不变。当在功能模块的不同实例中使用不同的传感器类型来测量压力情况下，当目标硬件和设备分配给功能模块实例时，该参数随后会进行调整(例如在车间工程期间)(作为根据控制器不可知配置文件实例化的软件控制器的实例)。控制传感器的块可以指定限制。限制是软件定义的数字，其必须在测量范围内。如果测量值超过/低于定义的限制，它可以用来发出警报。这些限制可以在应用中的每个地方参数化。在一个非限制性示例中，为提供未指定任何目标系统的参数，可以设置默认限制并且在稍后更改。通常情况是，在启动过程中，将限制设置得更宽以避免警报泛滥，并且一旦模块在稳态下运行，将限制缩小以保持过程处于最佳操作状态。

服务可以具有用于配置其应如何执行的参数，例如，过程值在模块内部被测量或来自其他地方。配置参数可以显示使用的源。在非特定于任何目标系统的参数的一个非限制性示例中，可以指定默认源，即为不执行另一参数化的情况提供定义状态。备选地，在自适应过程中可以遗忘参数。在另一非限制性示例中，可以为设定点提供默认服务参数，例如，填充服务应将容器填充至50％。

上述所有参数类型通常由模块的OPC UA服务器公开为OPC UA变量。由于OPC UA服务器不存在于虚拟PEA/功能模块900中，并且仅在稍后被添加到功能模块实例中，因此工程师可以设置参数的默认值。这些参数可以(i)在车间工程期间随后被更改，(ii)由分配的目标系统的实际OPC UA服务器提供，或(iii)为状态机的每个状态或每个服务或模块范围设置(即，仅给出一个用于所有操作状态的参数值)。

如图9所示，作为控制器不可知配置文件提供(例如以通用MTP106的形式)的虚拟PEA/功能模块900，为目标模块102指定以下一个或多个：(i)一个或多个参数906；(ii)一个或多个变量908；(iii)一个或多个视图910；(iv)一个或多个状态机912；(v)一个或多个应用914；(vi)一个或多个事件916；(vii)一个或多个方法904；(viii)一个或多个信号参考902；(ix)一个或多个信号输出918。

因此，虚拟PEA/功能模块900提供了不具有嵌入式控制器和OPC UA服务器的PEA的自动化。虚拟PEA/功能模块900的自动化可以在集中式或分布式控制系统中执行，并且可以在一个控制器上具有数个虚拟PEA/功能模块900。虚拟PEA/功能模块900将控制应用软件与PEA的控制器和输入/输出硬件解耦。与将控制应用软件作为控制器绑定到硬件相反，可以在后面的步骤中执行输入和输出硬件设计。软件描述可以作为虚拟PEA/功能模块900被导出到控制器不可知(换言之，独立于硬件)MTP 106中。在车间工程期间，虚拟PEA/功能模块900然后可以被分配给控制器，并且可以匹配输入/输出信号。因此，还可以将数个虚拟PEA/功能模块900分配给单个控制器，并且在稍后另一供应商或目标系统中重用虚拟PEA/功能模块900。

清楚地是，本公开因此提供了一种具有功能模块实例参数化的分层工程工具。

申请人在此单独公开本文所述的每个单独特征以及两个或更多个此类特征的任何组合，只要这些特征或组合能够根据本领域技术人员的公知常识基于本说明书作为一个整体来实现，无论这些特征或特征的组合是否解决了本文公开的任何问题，并且不限于权利要求的范围。申请人指出，本发明的方面可以由任何这样的单个特征或特征的组合组成。

虽然本发明已在附图和前述描述中详细说明和描述，但此类说明和描述应被视为示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员可以通过对附图、本公开和所附权利要求的研究来理解和实现对所公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括(comprising)”一词不排除其他元素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求书中列举的若干项的功能。仅在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分发在适当的介质上，例如与其他硬件(诸如光存储介质或固态介质)一起提供或作为其他硬件的一部分提供，但是也可以以其他形式分发，例如经由因特网或其他有线或无线通信系统。权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种使用工程工具来配置模块化工业车间的方法，所述方法包括：

使用所述工程工具的车间工程设施来创建(1001)所述模块化工业车间标识模块(102)的表示，所述模块将被编排在所述模块化工业车间中，所述模块包括至少一个功能模块(900)，所述至少一个功能模块(900)包括所述模块化工业车间的控制软件；

使用所述工程工具的模块工程设施，通过编辑(1002)由所述工程工具创建的用于定义所述功能模块的配置的占位符配置文件，以配置在特定模块化工业车间中使用的所述功能模块；

其中编辑所述配置文件使所述车间工程设施中的所述功能模块的表示被自动更新(1003)，以反映使用所述模块工程设施对所述功能模块所做的调整；以及

指令所述工程工具将如此配置的所述功能模块分配(1004)给所述模块化工业车间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中编辑所述占位符配置文件包括：将至少一个其他功能模块(900)集成到配置文件正在被编辑的所述功能模块中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中编辑所述配置文件包括：选择性地启用或禁用配置文件正在被编辑的所述功能模块内的至少一个可选嵌套功能模块(900)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中编辑所述配置文件包括：选择性地启用或禁用配置文件正在被编辑的所述功能模块(900)的至少一个可选服务。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中编辑所述配置文件包括：选择性地启用或禁用配置文件正在被编辑的所述功能模块(900)的至少一个可选过程部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中编辑所述配置文件包括：将不带服务的所述功能模块(900)连接到不带服务的另一功能模块、向所连接的功能模块添加服务、以及在车间控制级别将所连接的功能模块聚合为单个功能模块。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中编辑所述配置文件包括：选择性地禁用所述功能模块(900)的可选特性，从而抑制将所述可选特性的一个或多个方面应用于所述模块化工业车间，所述可选特性包括：(i)相应的控制代码，(ii)HMI部件，(iii)服务。

8.一种计算机实现的方法，用于提供用于配置模块化工业车间的工程工具，所述方法包括：

在所述工程工具中提供车间工程设施，所述工程工具被配置为允许用户创建(1001)所述模块化工业车间标识模块(102)的表示，所述模块将被编排在所述模块化工业车间中，所述模块包括至少一个功能模块(900)，所述至少一个功能模块(900)包括所述模块化工业车间的控制软件；

创建用于定义所述功能模块的配置的占位符配置文件；

通过编辑所述占位符配置文件，在所述工程工具中提供模块工程设施，所述工程工具被配置为允许用户配置(1002)功能模块，以在特定模块化工业车间中使用；

更新(1003)所述车间工程设施中所述功能模块的表示，以反映使用所述模块工程设施对所述功能模块所做的调整；以及

提供将如此配置的所述功能模块分配(1004)给所述模块化工业车间的功能。

9.根据权利要求8所述的方法，包括：在所述模块工程设施中提供功能，以允许选择性启用或禁用配置文件正在被编辑的所述功能模块内的至少一个可选嵌套功能模块(900)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，包括：在所述模块工程设施中提供功能，以允许选择性启用或禁用配置文件正在被编辑的所述功能模块(900)的至少一项可选服务。

11.权利要求8至10中任一项权利要求所述的方法，包括：在所述模块工程设施中提供功能，以允许选择性启用或禁用配置文件正在被编辑的所述功能模块(900)的至少一个可选过程部分。

12.根据权利要求8至10中任一项权利要求所述的方法，包括在所述模块工程设施中提供功能，以允许在车间控制级别将所连接的多个功能模块(900)聚合为单个功能模块。

13.根据前述权利要求任一项所述的方法，包括：在所述模块工程设施中提供功能，以允许选择性禁用所述功能模块(900)的可选特性，从而抑制将所述可选特性的一个或多个方面应用于所述模块化工业车间，所述可选特性包括：(i)相应的控制代码，(ii)HMI部件，(iii)服务。

14.一种计算设备(800)，包括处理器(802)，所述处理器(802)被配置为执行根据权利要求8至13中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读介质(804、808)，包括指令，当由计算设备(800)执行时，所述指令使计算设备能够执行根据权利要求8至13中任一项所述的方法。

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