DE10015423A1 - Modular automated process system - Google Patents

Modular automated process system

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DE10015423A1 DE2000115423 DE10015423A DE10015423A1 DE 10015423 A1 DE10015423 A1 DE 10015423A1 DE 2000115423 DE2000115423 DE 2000115423 DE 10015423 A DE10015423 A DE 10015423A DE 10015423 A1 DE10015423 A1 DE 10015423A1
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Abstract

The invention relates to a modular, automated process system comprising process modules that can be configured to automatically work through a process and that each process predefined sub-processes. Said process modules (1 to 5) are connected to a higher-level control via a data link and have configuration signalling devices (26) for providing information that can be read via the data link (16) about the actual set configurations. The higher-level control (17) is connected to a device (60) for providing information about desired configurations of the process modules (1 to 5) and determines deviations between the actual configurations and the desired configurations.

Description

Aus der US-A-5 083 364 ist ein System zur Herstellung von Halbleitersubstraten bekannt, das aus mehreren aneinander gereihten Prozessmodulen besteht. Die Prozessmodule werden über einen gemeinsamen Medienbus mit Daten, Energie und benö­ tigten Chemikalien, Gasen und Flüssigkeiten versorgt; die Entsorgung der Fluide erfolgt ebenfalls über den Medienbus. Mindestens eines der Prozessmodule ist für die Einspeisung der Fluide in den Fluidbus bzw. die Entsorgung der Fluide ausgebildet. Der Medienbus weist elektrische Leitungen für die Daten- und Energieübertragung und unterschiedliche Rohr­ leitungen für die verschiedenen Fluide auf. In einem durch die Größe der Prozessmodule vorgegebenen Rasterabstand sind entlang des Medienbusses Anschlusskästen mit elektrischen Anschlüssen und Fluidanschlüssen vorgesehen, an denen die einzelnen Prozessmodule mit entsprechenden Gegenanschlüssen anschließbar sind. Die Fluidanschlüsse sind mit selbst­ schließenden Ventilen ausgestattet, die bei nicht angeschlos­ senem Prozessmodul die betreffenden Fluidanschlüsse nach außen abdichten. Innerhalb des bekannten Systems können daher je nach Anforderung einzelne Prozessmodule auf vergleichswei­ se einfache Weise hinzugefügt, entfernt oder ausgetauscht werden.From US-A-5 083 364 is a system for the production of Semiconductor substrates known, which consist of several together lined up process modules. The process modules are via a common media bus with data, energy and chemicals, gases and liquids; the The fluids are also disposed of via the media bus. At least one of the process modules is for the infeed the fluids in the fluid bus or the disposal of the fluids educated. The media bus has electrical lines for the data and energy transmission and different pipe lines for the different fluids. In one go the size of the process modules are predetermined grid spacing along the media bus, junction boxes with electrical Connections and fluid connections provided on which the individual process modules with corresponding mating connections can be connected. The fluid connections are with themselves closing valves equipped when not connected senem process module after the relevant fluid connections seal outside. Therefore, within the known system Depending on the requirement, individual process modules in a comparatively easily added, removed or exchanged become.

Aus der EP-A-0 303 565 ist ein System zur Herstellung insbe­ sondere eines chemischen Produktes bekannt. Die unterschied­ lichen Herstellungsschritte erfolgen in unterschiedlichen feststehenden oder mobilen Prozessmodulen, die jeweils eine Steuerungseinheit und eine Chemieeinheit umfassen, wobei innerhalb der Chemieeinheit der betreffende Herstellungs­ schritt gesteuert durch die Steuerungseinheit ausgeführt wird. Die Steuerungseinheiten der unterschiedlichen Prozess­ module sind über Datenleitungen an einer übergeordneten Steuerung in Form eines Prozessleitsystems angeschlossen. Die Chemieeinheiten innerhalb der Prozessmodule werden indivi­ duell über Ver- und Entsorgungsleitungen mit den bei der Herstellung benötigten bzw. anfallenden Stoffen versorgt bzw. entsorgt.From EP-A-0 303 565 a system for manufacturing is in particular special of a chemical product known. The difference Liche manufacturing steps take place in different fixed or mobile process modules, each one Control unit and a chemical unit include, wherein within the chemical unit of the manufacturing concerned step controlled by the control unit becomes. The control units of the different process modules are connected to a higher level via data lines Control connected in the form of a process control system. The  Chemical units within the process modules are individual duel over supply and disposal lines with the at Manufacture supplies or required substances disposed of.

Gegenstand einer älteren deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 199 54 855.2 ist ein System zur automatisierten Behandlung von Fluiden mit aneinanderreih­ baren, austauschbaren Prozessmodulen, die sowohl über einen gemeinsamen Datenbus als auch über einen mehrkanaligen ge­ meinsamen Fluidbus miteinander verbunden sind. Die Konfigura­ tion zumindest eines Teils der Kanäle des Fluidbusses in den Bereichen seiner Verbindung mit den einzelnen Prozessmodulen ist einstellbar, wobei Konfigurationsmeldeeinrichtungen Informationen über die eingestellten Ist-Konfigurationen über den Datenbus an eine übergeordnete Steuerung des Systems melden.Subject of an older German patent application with the official file number 199 54 855.2 is a system for automated treatment of fluids in a row exchangeable process modules, which can be used via a common data bus as well as a multi-channel ge common fluid bus are interconnected. The configura tion of at least part of the channels of the fluid bus in the Areas of its connection with the individual process modules is adjustable, with configuration reporting devices Information about the set actual configurations via the data bus to a higher-level control system Report.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem modularen automatisierten Prozesssystem, insbesondere in einem chemi­ schen oder biologischen Mikrosystem einen sicheren Prozess­ ablauf zu gewährleisten.The invention has for its object in a modular automated process system, especially in a chemi microscopic or biological microsystem a safe process to ensure the process.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene modulare automatisierte Prozesssystem gelöst.According to the invention, the object is achieved in that in claim 1 specified modular automated process system solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Prozess­ systems sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous further developments of the process according to the invention systems can be found in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Prozesssystem werden die jeweils eingestellten Ist-Konfigurationen der Prozessmodule an die übergeordnete Steuerung gemeldet, die die Ist-Konfigurationen mit Soll-Konfigurationen vergleicht und Abweichungen bei­ spielsweise durch visuelle Ausgabe oder in Form von Alarmen darstellt. Die Konfigurationen können dabei sowohl innere Einstellungen der Prozessmodule, insbesondere die jeweils eingestellten Parameter, als auch die äußeren Verbindungen der Prozessmodule untereinander umfassen. Unter den äußeren Verbindungen ist dabei insbesondere der Austausch von im Rahmen der Abarbeitung des Prozesses zu behandelnden Stoffen zwischen den Prozessmodulen zu verstehen. Bei einem Prozess­ system mit mehrkanaligen Fluidverbindungen, z. B. einem Fluid­ bus, sind dies die Konfigurationen des Fluidbusses in den Bereichen seiner Verbindung mit den Prozessmodulen, wobei je nach eingestellter Konfiguration unterschiedliche Fluidan­ schlüsse der Prozessmodule mit unterschiedlichen Fluidkanälen des Fluidbusses verbunden sein können.In the process system according to the invention, the respective set actual configurations of the process modules to the higher-level control reported the actual configurations with target configurations and compares deviations for example through visual output or in the form of alarms represents. The configurations can be both internal Settings of the process modules, especially the respective set parameters, as well as the external connections  of the process modules include each other. Among the outer Connections are in particular the exchange of im As part of the processing of the substances to be treated between the process modules. In a process system with multi-channel fluid connections, e.g. B. a fluid bus, these are the configurations of the fluid bus in the Areas of its connection with the process modules, whereby each different fluids depending on the configured configuration conclusions of the process modules with different fluid channels of the fluid bus can be connected.

Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Konfigurationen, insbesondere die inneren Einstellungen, also beispielsweise die Parameter, der Prozessmodule durch Übertragung von Ein­ stellinformationen, hier z. B. die Parameterwerte, von der übergeordneten Steuerung oder einem Programmiergerät über die Datenverbindung an die Prozessmodule automatisch einstellbar. Wenn die Kanäle der Fluidverbindungen über steuerbare Ventile an die Fluidanschlüsse der Prozessmodule angeschlossen sind, kann auch die Konfiguration der Fluidverbindungen zwischen den Prozessmodulen automatisch eingestellt werden. Es ist aber auch möglich, dass die einzelnen Fluidverbindungen ma­ nuell hergestellt werden, wobei dann die jeweils eingestell­ ten Konfigurationen von den Konfigurationsmeldeeinrichtungen der Prozessmodule erkannt und an die übergeordnete Steuerung gemeldet werden.Preferably at least some of the configurations are especially the inner attitudes, for example the parameters of the process modules by transferring on positioning information, here z. B. the parameter values from which higher-level control or a programming device via the Data connection to the process modules can be set automatically. If the channels of fluid connections via controllable valves to which the fluid connections of the process modules are connected, can also configure the fluid connections between the process modules are set automatically. It is but also possible that the individual fluid connections ma be made nuel, where then each set configurations from the configuration reporting devices the process modules are recognized and sent to the higher-level control system be reported.

Die Informationen über die einzustellenden Soll-Konfigura­ tionen der Prozessmodule werden vorzugsweise durch eine Simu­ lationseinrichtung generiert, die den abzuarbeitenden Prozess informationstechnisch, also nicht-experimentell, simuliert. Dazu erhält die Simulationseinrichtung Informationen des abzuarbeitenden Prozesses, also beispielsweise Angaben über die Chemikalien, welche in einem Reaktormodul miteinander reagieren sollen, und darüber hinaus Informationen über die zu Verfügung stehenden Prozessmodule. Dabei kann die Simula­ tionseinrichtung den Anwender bei der Auswahl und Konfiguration der Prozessmodule unterstützen oder aufgrund von Zugriff auf gespeichertes Expertenwissen selbständig eine Auswahl und Konfiguration der jeweils benötigten Prozessmodule vornehmen. Es entsteht somit ein informationstechnisches Modell des auf­ zubauenden modularen Prozesssystems, mit dem sich der Pro­ zessverlauf und gegebenenfalls auch Abweichungen davon, ins­ besondere gefährliche Prozesszustände, simulieren lassen. Auf diese Weise lässt sich schließlich eine geeignete Auswahl und Konfiguration der Prozessmodule zum Aufbau des Prozesssystems finden. Nach dem Aufbau des Prozesssystems werden die Ist- Konfigurationen der Prozessmodule mit den durch die Simu­ lationseinrichtung gelieferten Soll-Konfigurationen ver­ glichen, so dass Fehler rechtzeitig erkannt werden können. Soweit, wie oben bereits erwähnt, die Konfiguration von Pro­ zessmodulen automatisch erfolgen kann, werden die von der Simulationseinrichtung gelieferten Informationen über die einzustellenden Soll-Konfigurationen als Einstellinforma­ tionen an die Prozessmodule übertragen. Darüber hinaus werden die Informationen über die einzustellenden Soll-Konfiguratio­ nen insbesondere auch im Hinblick auf die jeweils manuell vorzunehmenden Konfigurationen, vorzugsweise auf einer Visua­ lisierungseinheit, beispielsweise einem Monitor dargestellt.The information about the target configurations to be set ions of the process modules are preferably by a Simu lationseinrichtung generated, the process to be processed Information technology, i.e. non-experimental, simulated. For this purpose, the simulation device receives information from the Process to be processed, e.g. information about the chemicals that are in a reactor module with each other to respond, and more information about the available process modules. The simula the user during selection and configuration  of process modules support or due to access a selection based on stored expert knowledge and Carry out the configuration of the required process modules. This creates an information technology model of the modular process system with which the Pro course of the process and, if necessary, deviations from it, ins have special dangerous process states simulated. On in this way, an appropriate selection and Configuration of the process modules to build up the process system Find. After setting up the process system, the actual Configurations of the process modules with those by the Simu lation device supplied target configurations ver equalized so that errors can be recognized in time. So far, as mentioned above, the configuration of Pro process modules can be carried out automatically, are those of the Information provided on the simulation device target configurations to be set as setting information transferred to the process modules. Beyond that the information about the target configuration to be set NEN especially with regard to each manual configurations, preferably on a visua lization unit, such as a monitor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigenTo further explain the invention, the following is based on the figures of the drawing are referred to; show in detail

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen modu­ laren Prozesssystems in Form eines vereinfachten Blockschaltbildes, Fig. 1 shows an embodiment of the process modu stellar system of the invention in the form of a simplified block diagram,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Prozesssystems sowie Fig. 2 shows a second embodiment of the process system according to the invention and

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel und Fig. 3 shows a third embodiment and

Fig. 4 ein Beispiel für die Ermittlung und Auswahl der zu verwendenden Prozessmodule durch eine Simulations­ einrichtung. Fig. 4 shows an example of the determination and selection of the process modules to be used by a simulation device.

Fig. 1 zeigt ein modulares automatisiertes Prozesssystem zur automatisierten Behandlung von Fluiden, z. B. unterschiedliche Flüssigkeiten oder Gase. Unter Behandlung ist z. B. die Analy­ se der Fluide und/oder die Synthese durch chemische Reaktio­ nen von Fluiden einschließlich der dazu erforderlichen Neben­ funktionen wie Aufbereiten, Mischen, Filtrieren, Förderung oder Druckaufbau mittels Pumpen, Erwärmung, Verdampfung usw. zu verstehen. Das Prozesssystem besteht aus unterschiedlichen aneinandergereihten Prozessmodulen 1, 2, 3, 4 und 5, in denen Teilprozesse automatisiert ausgeführt werden. Bei den Pro­ zessmodulen 1 bis 5 kann es sich dementsprechend um ver­ schiedenartige Analysenmodule, Reaktormodule mit beispiels­ weise Mikroreaktoren, Pumpenmodule, Filtermodule, Energiever­ sorgungsmodule, Fluidversorgungs- und -entsorgungsmodule usw. handeln. Jedes Prozessmodul 1 bis 5 weist hier jeweils eine Steuerungseinheit 6 und eine Fluideinheit 7 auf, wobei der eigentliche Teilprozess innerhalb der Fluideinheit 7 in Abhängigkeit von Steuersignalen 8 der Steuerungseinheit 6 ausgeführt wird. In der Fluideinheit 7 aufgenommene Prozess­ signale 9, z. B. Druckwerte oder Analysenwerte, werden an die Steuerungseinheit 6 übertragen. Die Steuerungseinheiten 6 in unterschiedlichen Prozessmodulen 1 bis 5 sind über einen Datenbus 10 und einen Energieversorgungsbus 11 miteinander verbunden. Die Fluideinheiten 7 sind über einen Fluidbus 12 miteinander verbunden, der aus einer Mehrzahl von parallelen Kanälen 13 besteht, in denen die jeweils benötigten Fluide geführt werden. Die Konfiguration der Kanäle 13 ist im Be­ reich 14 der Verbindung des Fluidbusses 12 mit den einzelnen Fluideinheiten 7 in den Prozessmodulen 1 bis 5 einstellbar. Fig. 1 shows a modular automated process system for the automated treatment of fluids, e.g. B. different liquids or gases. Under treatment is e.g. B. the Analy se of the fluids and / or the synthesis by chemical Reaktio NEN of fluids including the necessary side functions such as processing, mixing, filtering, conveying or building pressure by means of pumps, heating, evaporation, etc. to understand. The process system consists of different process modules 1 , 2 , 3 , 4 and 5 , in which sub-processes are executed automatically. The process modules 1 to 5 can accordingly be different analysis modules, reactor modules with, for example, microreactors, pump modules, filter modules, power supply modules, fluid supply and disposal modules, etc. Each process module 1 to 5 each has a control unit 6 and a fluid unit 7 , the actual subprocess within the fluid unit 7 being carried out as a function of control signals 8 from the control unit 6 . In the fluid process unit 7 received signals 9, z. B. pressure values or analysis values are transmitted to the control unit 6 . The control units 6 in different process modules 1 to 5 are connected to one another via a data bus 10 and a power supply bus 11 . The fluid units 7 are connected to one another via a fluid bus 12 , which consists of a plurality of parallel channels 13 in which the fluids required in each case are guided. The configuration of the channels 13 can be adjusted in the area 14 of the connection of the fluid bus 12 with the individual fluid units 7 in the process modules 1 to 5 .

Die Prozessmodule 1 bis 5 können zusätzlich zu den Verbin­ dungen mit dem Datenbus 10, dem Energieversorgungsbus 11 und dem Fluidbus 12 weitere externe Anschlüsse aufweisen. Bei dem gezeigten Beispiel dient das Prozessmodul 1 zur Bereitstel­ lung von Grundfunktionen für das Prozesssystem, wozu die Steuerungseinheit 6 an einer externen Stromversorgungsquelle 15 und über eine Datenverbindung 16, z. B. einen externen Bus, an einer übergeordneten Steuerung 17, beispielsweise einem Leitsystem, mit Visualisierungseinheit 18 angeschlossen ist. Die Datenverbindung 16 kann alternativ auch als unmittelbare Fortführung des Datenbusses 10 ausgebildet sein. An der Fluideinheit 7 des Prozessmoduls 1 sind externe Fluidlei­ tungen 19 und 20 zu Einspeisung bzw. zum Abführen benötigter Fluide in das Prozesssystem angeschlossen. Für die Energie­ versorgung kommt alternativ auch ein Batterie- oder Brenn­ stoffzellenmodul in Betracht. Bei dem Prozessmodul 2 erfolgt die Einspeisung eines Fluids in das Prozesssystem über einen an das Prozessmodul ansteckbaren Versorgungsbehälter 21, während z. B. an dem Prozessmodul 5 ein Entsorgungsbehälter 22 zur Aufnahme eines Fluids aus dem Prozesssystem angesteckt ist.The process modules 1 to 5 can have additional external connections in addition to the connections to the data bus 10 , the power supply bus 11 and the fluid bus 12 . In the example shown, the process module 1 is used to provide basic functions for the process system, for which purpose the control unit 6 is connected to an external power supply source 15 and via a data connection 16 , e.g. B. an external bus, is connected to a higher-level controller 17 , for example a control system, with visualization unit 18 . Alternatively, the data connection 16 can also be designed as a direct continuation of the data bus 10 . On the fluid unit 7 of the process module 1 , external fluid lines 19 and 20 are connected to the supply or to discharge required fluids into the process system. Alternatively, a battery or fuel cell module can also be used for the energy supply. In the process module 2 , a fluid is fed into the process system via a supply container 21 which can be plugged into the process module, while e.g. B. is attached to the process module 5 a disposal container 22 for receiving a fluid from the process system.

Wie hier schematisch dargestellt ist, sind der Datenbus 10, der Energieversorgungsbus 11 und der Fluidbus 12 jeweils aus internen Busabschnitten innerhalb der aneinandergereihten Prozessmodule 1 bis 5 gebildet, wobei die Prozessmodule 1 bis 5 auf einem gemeinsamen Träger 23, beispielsweise einer Hut­ schiene, nebeneinander gehalten sind. Durch Aufschieben oder Aufstecken der jeweils benötigten Prozessmodule 1 bis 5 auf den Träger 23 werden so die Busse 10 bis 12 gebildet.As illustrated schematically here, the data bus 10, the power bus 11 and the fluid bus 12 are each formed from internal bus sections inside the juxtaposed process modules 1 to 5, wherein the process modules 1 to 5 on a common carrier 23, for example a hat rail, held side by side are. By pushing or plugging the required process modules 1 to 5 onto the carrier 23 , the buses 10 to 12 are formed.

Die Prozessmodule 1 bis 5 sind sowohl nach innen als auch nach außen konfigurierbar. Die innere Konfiguration umfasst dabei insbesondere die Parametrierung der Prozessmodule 1 bis 5, wobei Parameterwerte von der übergeordneten Steuerung 17 oder einem hier nicht gezeigten Programmiergerät aus über die Datenverbindung 16 und den Datenbus 10 an die Steuerungsein­ heiten 6 in den einzelnen Prozessmodulen 1 bis 5 übertragbar sind. Darüber hinaus umfasst die innere Konfiguration Ein­ stellungen, die über Bedienelemente 24 an den Prozessmodulen 1 bis 5 vorgenommen werden können. Unter der äußeren Konfigu­ ration ist hier die Einbindung der einzelnen Prozessmodule 1 bis 5 in das Prozesssystem zu verstehen. Dazu gehören neben der Auswahl und Reihenfolge der Prozessmodule 1 bis 5 auch die Konfigurationen der Kanäle 13 in den Bereichen 14 der Verbindung des Fluidbusses 12 mit den Fluideinheiten 7 in den einzelnen Prozessmodulen 1 bis 5. Die jeweilige Kanalkonfigu­ ration kann dabei von dem Anwender manuell beispielsweise durch Einstellung von hier nicht gezeigten Ventilen im Ver­ lauf der Kanäle 13 und der Kanalabzweigungen zu dem Fluidein­ heiten 7 eingestellt werden. Sind die Ventile steuerbar ausgebildet, so kann deren Einstellung auch automatisch durch die Steuerungseinheit 6 erfolgen, wobei die entsprechenden Einstellinformationen von der übergeordneten Steuerung 17 aus an die einzelnen Steuerungseinheiten 6 in den Prozessmodulen 1 bis 5 übertragbar sind. Die jeweils eingestellte Kanalkon­ figuration wird mittels einer Konfigurationserfassungsein­ richtung 25 erfasst und zusammen mit allen anderen Informa­ tionen über die innere und äußere Konfiguration des betref­ fenden Prozessmoduls 1 bis 5 in einer in der Steuerungsein­ heit 6 integrierten Konfigurationsmeldeeinrichtung 26 hinter­ legt, von wo aus diese Informationen durch die übergeordnete Steuerung 7 über den Datenbus 10 und die Datenverbindung 16 abrufbar sind.Process modules 1 to 5 can be configured both internally and externally. The internal configuration includes in particular the parameterization of the process modules 1 to 5 , parameter values being transferable from the higher-order controller 17 or a programming device (not shown here) via the data connection 16 and the data bus 10 to the control units 6 in the individual process modules 1 to 5 . In addition, the internal configuration includes settings that can be made via process elements 24 on process modules 1 to 5 . The external configuration here means the integration of the individual process modules 1 to 5 into the process system. In addition to the selection and sequence of the process modules 1 to 5, this also includes the configurations of the channels 13 in the areas 14 of the connection of the fluid bus 12 with the fluid units 7 in the individual process modules 1 to 5 . The respective channel configuration can be set manually by the user, for example by setting valves, not shown here, in the run of the channels 13 and the channel branches to the fluid units 7 . If the valves are designed to be controllable, their setting can also be carried out automatically by the control unit 6 , the corresponding setting information being transferable from the higher-level control 17 to the individual control units 6 in the process modules 1 to 5 . The channel configuration set in each case is recorded by means of a configuration detection device 25 and, together with all other information about the inner and outer configuration of the relevant process module 1 to 5, is stored in a configuration reporting device 26 integrated in the control unit 6 , from where this information is stored can be called up by the higher-level controller 7 via the data bus 10 and the data connection 16 .

Bei dem in Fig. 2 ausschnittsweise gezeigten Beispiel des erfindungsgemäßen Prozesssystems weisen die Prozessmodule 38, 39 und 40 entsprechend den zuvor beschriebenen Beispiel jeweils eine Steuerungseinheit 6 und eine Fluideinheit 7 auf, wobei die Steuerungseinheiten 6 über ein Datenbus 10 und ein Energieversorgungsbus 11 untereinander verbunden sind. Die Prozessmodule 38, 39 und 40 sind mit ihren jeweiligen Fluid­ einheiten 7 hier über Adapter 41, 42 und 43 an einen Fluidbus 44 mit einer Mehrzahl von Kanälen 45 angeschlossen. Je nach verwendetem Adapter 41 bis 43 ergeben sich unterschiedliche Verschaltungen zwischen den Kanälen des ankommenden und abge­ henden Fluidbusses und den Fluidein- und ausgängen 46 der Fluideinheit 7 in dem jeweiligen Prozessmodul 38 bis 40. Je­ der Adapter, z. B. 43, weist jeweils eine Konfigurationserfas­ sungseinrichtung 47 mit einer Informationsschnittstelle zu dem angeschalteten Prozessmodul, z. B. 40, zu Übertragung einer Information über die eingestellte Kanalkonfiguration an die Konfigurationsmeldeeinrichtung 26 in der moduleigenen Steuerungseinheit 6 auf. Die entsprechende Information ist hier z. B. als Codierung in einem Chip 48 des Adapters 43 abgelegt, so dass die Information von der Steuerungseinheit 6 ausgelesen werden kann.In the example of the process system according to the invention shown in detail in FIG. 2, the process modules 38 , 39 and 40 each have a control unit 6 and a fluid unit 7 in accordance with the previously described example, the control units 6 being connected to one another via a data bus 10 and a power supply bus 11 . The process modules 38 , 39 and 40 are connected with their respective fluid units 7 here via adapters 41 , 42 and 43 to a fluid bus 44 with a plurality of channels 45 . Depending on the adapter 41 to 43 used , there are different interconnections between the channels of the incoming and outgoing fluid bus and the fluid inputs and outputs 46 of the fluid unit 7 in the respective process module 38 to 40 . Each of the adapters, e.g. B. 43, each has a configuration detection device 47 with an information interface to the connected process module, for. B. 40, to transfer information about the channel configuration set to the configuration message device 26 in the module's control unit 6 . The corresponding information is here z. B. stored as coding in a chip 48 of the adapter 43 so that the information can be read out by the control unit 6 .

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel des erfindungsgemäßen Prozesssystems weisen die Prozessmodule 49 und 50 ent­ sprechend den zuvor beschriebenen Beispielen jeweils eine Steuerungseinheit 6 und eine Fluideinheit 7 auf, wobei die Steuerungseinheiten 6 wiederum über einen Datenbus 10 und einen Energieversorgungsbus 11 untereinander verbunden sind. Die Fluideinheiten 7 sind an innerhalb der Prozessmodule 49 und 50 ausgebildeten Fluidbusabschnitten 51 bzw. 52 ange­ schlossen, wobei die Fluidbusabschnitte 51 bzw. 52 aller aneinandergereihten Prozessmodule 49 und 50 den Fluidbus 53 des Prozesssystems bilden. Die Konfiguration der Kanäle 56 des Fluidbusses 53 erfolgt hier mit Hilfe von Konfigura­ tionsmodulen 54 und 55, die in die Reihe der Prozessmodule 49, 50 zwischen diesen einfügbar sind. Je nach verwendetem Konfigurationsmodul 54 bzw. 55 ergibt sich eine unterschied­ liche Verschaltung der Kanäle 56 benachbarter Prozessmodule 49 und 50. Die Konfigurationsmodule 54 und 55 weisen hier jeweils eine an den Datenbus 10 angeschlossene eigene Konfi­ gurationsmeldeeinrichtung 57 zu Übertragung von Informationen über die eingestellte Kanalkonfiguration an die übergeordnete Steuerung 17 auf. Wie gestrichelt angedeutet ist, können diese Informationen alternativ auch entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel als Codierung in einem Chip 58 über Informationsschnittstellen 59 an die Konfigurationsmeldeein­ richtungen 26 der unmittelbar benachbarten Prozessmodule 49 bzw. 50 übertragen werden.In the example of the process system according to the invention shown in FIG. 3, the process modules 49 and 50 each have a control unit 6 and a fluid unit 7 , corresponding to the examples described above, the control units 6 in turn being connected to one another via a data bus 10 and a power supply bus 11 . The fluid units 7 are connected to fluid bus sections 51 and 52 formed within the process modules 49 and 50 , the fluid bus sections 51 and 52 of all process modules 49 and 50 being lined up forming the fluid bus 53 of the process system. The channels 56 of the fluid bus 53 are configured here with the aid of configuration modules 54 and 55 , which can be inserted between the process modules 49 , 50 in the row. Depending on the configuration module 54 or 55 used , there is a different interconnection of the channels 56 of adjacent process modules 49 and 50 . The configuration modules 54 and 55 each have their own configuration reporting device 57 connected to the data bus 10 for transmitting information about the channel configuration set to the higher-level controller 17 . As indicated by dashed lines, this information can alternatively also be transmitted in accordance with the example shown in FIG. 2 as coding in a chip 58 via information interfaces 59 to the configuration reporting devices 26 of the immediately adjacent process modules 49 and 50 .

Wie Fig. 1 zeigt, ist an der Datenverbindung 16 eine Ein­ richtung 60 angeschlossen, die zur Generierung und Bereit­ stellung von Informationen über die einzustellenden Soll- Konfigurationen der Prozessmodule 1 bis 5, bzw. 38 bis 40 in Fig. 2 und 49, 50 in Fig. 3 dient. Bei der Einrichtung 60 handelt es sich hier um eine Simulationseinrichtung 62 zur informationstechnischen Simulation des in dem Prozesssystem abzuarbeitenden Prozesses aufgrund von vorgegebenen Informa­ tionen über den abzuarbeitenden Prozess sowie aufgrund von vorgegebenen Informationen über die hierfür zur Verfügung stehenden Prozessmodule. Diese Informationen sind zum Teil in einer Speichereinrichtung 61 hinterlegt, können zum Teil von externen Datenquellen, z. B. Internet-Datenquellen, abgerufen werden und werden zum Teil durch den Anwender in die Simula­ tionseinrichtung 60 eingegeben. Insbesondere die Informatio­ nen über die zu Verfügung stehenden Prozessmodule und die Möglichkeiten ihrer Konfigurierung sind in der Speicherein­ richtung 61 enthalten. Aufgrund dieser Informationen kann mittels der Simulationseinrichtung 60 zumindest teilautoma­ tisch eine geeignete Auswahl von Prozessmodulen, z. B. 1 bis 5 und deren Soll-Konfigurationen bestimmt werden, wobei mit dem dabei erhaltenen informationstechnischen Prozessmodell eine Simulation des durchzuführenden Prozesses einschließlich der Simulation von Fehlern und Gefahrenzuständen möglich ist. Die so ermittelten Informationen über die geeignete Auswahl von Prozessmodulen und deren Soll-Konfiguration wird innerhalb der Simulationseinrichtung 60 oder beispielsweise auf der Visualisierungseinheit 18 der übergeordneten Steuerung 17 als Prozesssystem-Bild oder sonstiger Weise dargestellt, so dass anhand dieser visualisierten Informationen ein Aufbau des Prozesssystems aus den Prozessmodulen erfolgen kann. Die Konfiguration der Prozessmodule, z. B. 1 bis 5, erfolgt dabei zum Teil manuell durch den Anwender entsprechend den visua­ lisierten Informationen über die Soll-Konfigurationen und zu einem anderen Teil automatisch durch Übertragung der Soll- Konfigurationen als Einstellwerte (Parameterwerte) an die Steuerungseinheiten 6 in den Prozessmodulen 1 bis 5. Nach Aufbau und Konfiguration des Prozesssystems werden die eingestellten Ist-Konfigurationen von den Konfigurations­ meldeeinrichtungen 26 der einzelnen Prozessmodule 1 bis 5 an die übergeordnete Steuerung 17 übertragen und dort mit den von der Simulationseinrichtung 60 gelieferten Soll-Konfi­ gurationen verglichen, wobei Abweichungen auf der Visualisie­ rungseinrichtung 18 dargestellt werden. Dieser Vergleich kann auch während des Prozessablaufs in dem Prozesssystem durchge­ führt werden, um während des Prozessablaufs vorgenommene oder aufgrund von Fehlern entstehende Konfigurationsänderungen zu erkennen und gegebenenfalls einen Alarm auslösen zu können.As shown in FIG. 1, a device 60 is connected to the data connection 16 , which is used to generate and provide information about the desired configurations of the process modules 1 to 5 or 38 to 40 in FIGS. 2 and 49, 50 . 3 is used in Fig. The device 60 is a simulation device 62 for the information technology simulation of the process to be processed in the process system on the basis of predetermined information about the process to be processed and on the basis of predetermined information about the process modules available for this. This information is stored in part in a storage device 61 and can in part be obtained from external data sources, e.g. B. Internet data sources are retrieved and are entered in part by the user in the simulation device 60 . In particular, the information about the available process modules and the possibilities of their configuration are contained in the storage device 61 . Based on this information, by means of the simulation device 60 at least teilautoma illustrates a suitable selection of process modules, for example. B. 1 to 5 and their target configurations can be determined, it being possible to use the information technology process model obtained to simulate the process to be carried out, including the simulation of errors and dangerous states. The information ascertained in this way about the suitable selection of process modules and their target configuration is displayed within the simulation device 60 or, for example, on the visualization unit 18 of the higher-level controller 17 as a process system image or in some other way, so that the visualized information is used to construct the process system the process modules can be done. The configuration of the process modules, e.g. B. 1 to 5, is done in part manually by the user according to the visualized information about the target configurations and in another part automatically by transferring the target configurations as setting values (parameter values) to the control units 6 in the process modules 1 to 5 . After the installation and configuration of the process system the set are actual configurations of the configuration register means 26 of the individual process modules 1 to 5 is transmitted to the master control 17 and configurations there with the information provided by the simulation device 60 desired confi compared, deviations reasoner on the visualization 18 are shown. This comparison can also be carried out in the process system during the course of the process, in order to be able to recognize configuration changes made during the course of the process or arising from errors and, if appropriate, to be able to trigger an alarm.

Fig. 4 verdeutlicht die Prozesssimulation in der Simula­ tionseinrichtung 62 anhand eines vereinfachten Ablaufdia­ gramms. Informationen 63 über die in dem Prozess verwendeten und erzeugten Chemikalien einschließlich ihres Reaktionsver­ haltens und Informationen 64 über die zur Verfügung stehenden Prozessmoudule und ihre Konfigurierbarkeit werden einer Ein­ heit zu Modellbildung 65 zugeführt, die ein Prozessmodell 65 liefert. Informationen über den Aufbau des Prozesssystems und über die Soll-Konfigurationen der Prozessmodule 67 sind dabei Bestandteil des Prozessmoduls. Als Ergebnis von informa­ tionstechnischen Simulationen des Prozesses 68 können die Soll-Konfigurationen 67 gezielt verändert werden, bevor sie als Soll-Daten 69 an diese übergeordnete Steuerung übergeben werden. Fig. 4 illustrates the process simulation in the simulation device 62 using a simplified flow diagram. Information 63 about the chemicals used and generated in the process, including their reaction behavior, and information 64 about the available process modules and their configurability are fed to a unit for modeling 65 , which a process model 65 provides. Information about the structure of the process system and about the target configurations of the process modules 67 are part of the process module. As a result of information technology simulations of the process 68 , the target configurations 67 can be changed in a targeted manner before they are transferred to this higher-level control as target data 69 .

Claims (9)

1. Modulares automatisiertes Prozesssystem mit zur auto­ matisierten Abarbeitung eines Prozesses konfigurierbaren und jeweils vorgegebene Teilprozesse abarbeitenden Prozessmodulen (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50), die über eine Datenverbindung (16) an einer übergeordneten Steuerung (17) angeschlossen sind, wobei die Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) Konfigurationsmeldeeinrichtungen (26) zur Bereitstellung von über die Datenverbindung (16) lesbaren Informationen über die eingestellten Ist-Konfigurationen aufweisen, wobei die übergeordnete Steuerung (17) an einer Einrichtung (60) zur Bereitstellung von Informationen über einzustellende Soll- Konfigurationen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) angeschlossen ist und wobei die übergeordnete Steuerung (17) Abweichungen zwischen den Ist-Konfigurationen und den Soll-Konfigurationen ermittelt und bereitstellt.1. Modular automated process system with process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) that can be configured and that each process sub-processes that are configurable for automated processing of a process and that are connected to a higher-level controller ( 17 ) via a data connection ( 16 ), The process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) have configuration reporting devices ( 26 ) for providing information about the set actual configurations that can be read via the data connection ( 16 ), the higher-level controller ( 17 ) on a device ( 60 ) for providing information about desired configurations of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) to be set, and the higher-level controller ( 17 ) determines and provides deviations between the actual configurations and the desired configurations . 2. Prozesssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Konfigurationen innere Einstellungen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) und/oder äußere Verbindungen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) untereinander umfassen.2. Process system according to claim 1, characterized in that the configurations internal settings of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) and / or external connections of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) include each other. 3. Prozesssystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die äußeren Verbindungen den Austausch von im Rahmen der Abarbeitung des Prozesses zu behandelnden Stoffen zwischen den Prozessmodulen (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) umfassen.3. Process system according to claim 2, characterized in that the external connections comprise the exchange of substances to be treated in the course of processing the process between the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ). 4. Prozesssystem nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die äußeren Verbindungen konfi­ gurierbare mehrkanalige Fluidverbindungen (12; 44; 53) zwischen den Prozessmodulen (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) umfassen. 4. Process system according to claim 3, characterized in that the outer connections comprise configurable multi-channel fluid connections ( 12 ; 44 ; 53 ) between the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ). 5. Prozesssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Konfigurationen, insbesondere die inneren Einstel­ lungen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50), durch Übertragung von Einstellinformationen über die Datenverbin­ dung (10) an die Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) automatisch einstellbar ist.5. Process system according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the configurations, in particular the inner settings of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ), by transmission of setting information via the data connection ( 10 ) to the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) can be set automatically. 6. Prozesssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein­ richtung (60) zur Bereitstellung von Informationen über einzustellende Soll-Konfigurationen eine Simulations­ einrichtung (62) zur informationstechnischen Simulation des abzuarbeitenden Prozesses aufgrund von vorgegebenen Infor­ mationen über den abzuarbeitenden Prozess und aufgrund von vorgegebenen Informationen über die dafür zu Verfügung stehenden Prozessmodule aufweist und dass die Simulations­ einrichtung im Rahmen der Simulation die Informationen über die einzustellenden Soll-Konfigurationen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) generiert.6. Process system according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 60 ) for providing information about desired configurations to be set, a simulation device ( 62 ) for information technology simulation of the process to be processed on the basis of predetermined information about the process to be processed and on the basis of predetermined information about the process modules available for this purpose and that the simulation device generates the information about the desired configurations of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) as part of the simulation. 7. Automatisierungssystem nach Anspruch 5 und 6, da­ durch gekennzeichnet, dass zur automatischen Einstellung von Konfigurationen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) die entsprechenden Informationen über die einzustellenden Soll-Konfigurationen als Einstellinforma­ tionen an die Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) übertragen werden.7. Automation system according to claim 5 and 6, characterized in that for the automatic setting of configurations of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ), the corresponding information about the desired configurations to be set as setting information to the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) are transmitted. 8. Prozesssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die einzustellenden Soll-Konfigurationen der Prozessmodule (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) auf einer Visualisierungseinheit (18) anzeigbar sind.8. Process system according to claim 6 or 7, characterized in that the information about the desired configurations of the process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) to be set can be displayed on a visualization unit ( 18 ). 9. Prozesssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die Simulationseinrichtung (62) dazu ausgebildet ist, aufgrund von Informationen über den abzuarbeitenden Prozess die Auswahl von dafür geeigneten Prozessmodulen (1 bis 5; 38 bis 40; 49, 50) aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen zur Verfügung stehenden Prozessmodulen und deren Konfiguration automatisch vorzunehmen oder einen Anwender bei der Auswahl und Konfiguration zu unterstützen.9. Process system according to one of claims 6 to 8, characterized in that the simulation device ( 62 ) is designed to select suitable process modules ( 1 to 5 ; 38 to 40 ; 49 , 50 ) based on information about the process to be processed ) from a given set of different available process modules and their configuration automatically or to support a user in the selection and configuration.
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