DE102006022558A1 - Technical, in particular process engineering plant - Google Patents

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Abstract

Um bei einer technischen Anlage, bestehend aus Prozessmodulen, die vorgegebene prozesstechnische Funktionen autark ausführen, und einer übergeordneten Automatisierungseinrichtung mit Bedien- und Beobachtungsfunktion, die über eine Kommunikationsverbindung mit den Prozessmodulen verbunden ist, den benutzerseitigen Aufwand zur Erstellung bzw. Änderung von Automatisierungslösungen zu verringern, ist vorgesehen, dass für alle unterschiedlichen Typen von Prozessmodulen jeweils eine Regeldatei abgespeichert ist, die Regeln für die prozesstechnische Verschaltung des betreffenden Prozessmodultyps und eine Beschreibung des Prozessmodultyps beinhaltet, dass eine Einrichtung (18) zur automatischen Prüfung projektierter und/oder konfigurierter Verschaltungen von Prozessmodulen auf Verletzung der Regeln vorhanden ist und weiterhin dazu ausgebildet ist, bei Nichtverletzung der Regeln aus diesen und den zusätzlichen Beschreibungen automatisch eine Automatisierungslösung für die verschalteten Prozessmodule zu erstellen.In order to reduce the user-side effort for creating or changing automation solutions in a technical system, consisting of process modules, the self-sufficient perform predetermined process engineering functions, and a higher-level automation device with control and monitoring function, which is connected via a communication link with the process modules, It is provided that for each of the different types of process modules in each case a rule file is stored, the rules for the process engineering interconnection of the relevant process module type and a description of the process module type includes that means (18) for automatically checking configured and / or configured interconnections of process modules on Violation of the rules is present and is further trained, in case of non-infringement of the rules of these and the additional descriptions automatically an automation solution for the interconnected to create process modules.

Description

Die Erfindung betrifft eine technische, insbesondere verfahrenstechnische und besonders mikroverfahrenstechnische Anlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a technical, in particular process engineering and especially microprocedure plant according to the preamble of Claim 1.

Eine derartige Anlage ist gleichermaßen aus der DE 199 54 855 C1 oder der DE 103 35 122 A1 bekannt. Die bekannte Anlage besteht aus unterschiedlichen Hardware-Modulen in Form von Prozessmodulen, in denen modulspezifische verfahrenstechnische Funktionen (Prozessfunktionen) autark ausgeführt werden. Die Prozessfunktionen betreffen dabei die Behandlung von Fluiden, wie zum Beispiel deren Analyse oder Synthese durch chemische Reaktion. Dementsprechend kann es sich bei den Prozessmodulen um Pumpen-, Mischer-, Verweiler-, Filtermodule usw. handeln. Jedes Prozessmodul enthält eine Fluideinheit, zum Beispiel einen Mikromischer, eine Verweilerstrecke, eine Pumpe oder eine Ventilschaltung, sowie eine Steuereinheit zur Auswertung von in der Fluideinheit erfassten Prozesssignalen, wie zum Beispiel Temperatur, Druck, Durchfluss, und zur Erzeugung von Stellbefehlen für Stellglieder der Fluideinheit, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen. Die Prozessmodule sind an einer Montageschiene in einer sich aus der Art des jeweils durchzuführenden verfahrenstechnischen Prozesses ergebenden Auswahl und Reihenfolge montiert, wobei die Fluideinheiten miteinander fluidisch verbunden sind. Die Steuereinheiten der Prozessmodule sind dabei über eine gemeinsame Kommunikationsverbindung, hier einen Datenbus untereinander und mit einer übergeordneten Automatisierungseinrichtung mit Bedien- und Beobachtungsfunktion verbunden.Such a plant is equally from the DE 199 54 855 C1 or the DE 103 35 122 A1 known. The known system consists of different hardware modules in the form of process modules in which module-specific procedural functions (process functions) are executed self-sufficient. The process functions relate to the treatment of fluids, such as their analysis or synthesis by chemical reaction. Accordingly, the process modules may be pump, mixer, dwell, filter modules, etc. Each process module contains a fluid unit, for example a micromixer, a retention section, a pump or a valve circuit, and a control unit for evaluating process signals detected in the fluid unit, such as temperature, pressure, flow, and for generating control commands for actuators of the fluid unit such as valves or pumps. The process modules are mounted on a mounting rail in a selection and sequence resulting from the type of process process to be carried out in each case, wherein the fluid units are fluidically connected to one another. The control units of the process modules are connected via a common communication connection, here a data bus with each other and with a higher-level automation device with control and monitoring function.

Die Automatisierungslösung, welche für dem Betrieb der Anlage, zur Steuerung der einzelnen Prozessmodule bei verschiedenen Betriebsarten, zum Bedienen und Beobachten der Prozessmodule und zur Steuerung der Reaktion der Anlage auf Störun gen benötigt wird, muss bei jeder Änderung der Anlagenkonfiguration und erst recht bei jeder Neukonfiguration einer solchen Anlage abgeändert bzw. neu erstellt werden. Je mehr Prozessmodule in die Automatisierungslösung eingebunden sind, umso größer ist auch die Anzahl möglicher Anlagenkonfigurationen. Die Realisierung, der Test und die Pflege der einzelnen Automatisierungslösungen wären dann nur noch mit sehr hohem Aufwand und in der Regel nur durch entsprechend ausgebildetes Personal möglich. Bei den Benutzern einer verfahrenstechnische Anlage handelt es sich hauptsächlich um Chemiker und Laboranten, die in der Regel nicht das notwendige Wissen zur Anpassung der jeweiligen Automatisierungslösung besitzen. Dennoch sollte auch diesen fachfremden Anwendern die Benutzung und Konfiguration einer solchen Anlage, wie sie eingangs beschrieben worden ist, ermöglicht werden, ohne dazu einen zusätzlichen Fachmann hinzuziehen oder besondere Schulungen absolvieren zu müssen.The Automation solution which for the operation of the plant, to control the individual process modules in different operating modes, for operating and monitoring the Process modules and to control the reaction of the plant to Störun gene is needed must with every change the system configuration and even more with each reconfiguration modified such a plant or recreated. The more process modules involved in the automation solution are, the bigger is also the number of possible System configurations. The realization, the test and the care the individual automation solutions would be then only with very high effort and usually only by accordingly trained staff possible. The users of a process plant are mainly to chemists and lab technicians, which is usually not the necessary Have knowledge to adapt the respective automation solution. Nevertheless, these non-specialist users should use and Configuration of such a system, as described above has been made possible be without an additional To consult a professional or have to complete special training.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer modularen technischen, insbesondere verfahrenstechnischen Anlage den benutzerseitigen Aufwand zur Erstellung bzw. Änderung von Automatisierungslösungen zu verringern.Of the Invention is based on the object, in a modular technical, in particular procedural system the user-side effort for creation or modification of automation solutions to reduce.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebene technische Anlage gelöst, von der vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen angegeben sind.According to the invention The object is achieved by the technical facility specified in claim 1 solved, of the advantageous developments specified in the dependent claims are.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass, z. B. in einer Datenbank, für alle unterschiedlichen Typen von Prozessmodulen jeweils eine Regeldatei abgespeichert ist, die Regeln für die prozesstechnische Verschaltung des betreffenden Prozessmodultyps und eine Beschreibung des Prozessmodultyps beinhaltet, dass eine Einrichtung zur automatischen Prüfung projektierter und/oder konfigurierter Verschaltungen von Prozessmodulen auf Verletzung der Regeln vorhanden ist und weiterhin dazu ausgebildet ist, bei Nichtverletzung der Regeln aus diesen und den zusätzlichen Beschreibungen automatisch eine Automatisierungslösung für die verschalteten Prozessmodule zu erstellen.According to the invention, it is provided that, z. In a database, for all different types of Process modules each a rule file is stored, the rules for the process engineering interconnection of the respective process module type and a description of the process module type includes that a device for automatic testing configured and / or configured interconnections of process modules is present on violation of the rules and is further trained non-infringement of the rules from these and the additional ones Descriptions automatically an automation solution for the interconnected Create process modules.

Die Regeln, die jedem Typ eines Prozessmoduls mitgegeben sind, definieren z. B. welche Ausgänge mit welchen Eingängen unter welchen Bedingungen verschaltet werden dürfen. So darf z. B. ein Kühlmitteleingang eines Temperiermoduls nicht mit dem Produktauslass eines Reaktormoduls oder ein Niederdruckeingang nicht mit einem Hochdruckausgang verschaltet werden.The Define rules that are given to each type of process module z. For example, which outputs with which inputs under which conditions may be interconnected. So z. B. a coolant inlet a Temperiermoduls not with the product outlet of a reactor module or a low pressure input is not connected to a high pressure output become.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage ist vorgesehen, dass, z. B. in der Datenbank oder einer weiteren Datenbank, weitere Regeldateien mit Regeln für die Konfiguration unterschiedlicher Anlagentypen und zusätzliche Beschreibungen der betreffenden Anlagentypen abgespeichert sind und dass die Einrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, diese Regeln auf Verletzung durch die projektierte und/oder konfigurierte Verschaltungen der Prozessmodule zu prüfen und die Beschreibung des Anlagentyps bei der Erstellung der Automatisierungslösung heranzuziehen. Die anlagenspezifischen Regeln dienen dazu, für bestimmte Anlagentypen nur sinnvolle prozesstechnische Anlagenkonfigurationen zuzulassen. So muss beispielsweise einem Reaktormodul ein Pumpenmodul vor- oder nachgeordnet sein, um überhaupt einen Stofftransport durch das Reaktormodul zu ermöglichen. Bei Anlagen zur Durchführung exothermer Reaktionen kann über die anlagenspezifischen Regeln das Vorhandensein eines Temperier(Kühl-)moduls sichergestellt werden.Corresponding an advantageous development of the system according to the invention is provided that, for. In the database or another Database, other rules files with rules for configuring different Plant types and additional Descriptions of the relevant types of equipment are stored and that the device is further adapted to these rules to violation by the configured and / or configured interconnections to test the process modules and Use the description of the plant type when creating the automation solution. The Plant-specific rules are used for certain plant types only to allow meaningful process engineering plant configurations. So For example, a pump module must be upstream or downstream of a reactor module be subordinate to at all to allow a mass transport through the reactor module. For facilities for implementation exothermic reactions can over the plant-specific rules the presence of a tempering (cooling) module be ensured.

Bei der die Regeln auf Verletzung prüfenden Einrichtung kann es sich um ein Autoengineering-Werkzeug handeln, das auf die Regeldateien zugreifen kann und mit dem der Benutzer, z. B. Laborant, die Anlagenkonfiguration graphisch unterstützt (durch "Drag & Drop") manuell erstellen kann oder mit dem der Benutzer eine bereits realisierte Anlagenkonfiguration über den gemeinsamen Datenbus der Prozessmodule auslesen kann. In beiden Fällen wird über die modulspezifischen Regeln schrittweise die Platzierung der einzelnen Prozessmodule und über die anlagenspezifischen Regeln die sinnvolle Konfiguration der Gesamtanlage geprüft.at the device checking the rules for violation It can be an autoengineering tool that is based on the Rule files and with which the user, for. B. Laboratory, the plant configuration graphically supported (by "drag & drop") create manually or with which the user can already use an already implemented system configuration common data bus of the process modules can read. In both Cases will be over the module-specific rules gradually the placement of each Process modules and over the plant-specific rules the meaningful configuration of the entire plant checked.

Bestehen keine Regelverletzungen, so wird aus den modul- und vorzugsweise auch anlagenspezifischen Regeln und den modul- und vorzugsweise auch anlagenspezifischen Zusatzinformationen automatisch eine Automatisierungslösung für die verschalteten Prozessmodule erstellt. Die Zusatzinformationen beinhalten z. B. Parameterbereiche wie zulässige Temperaturbereiche, minimal und maximal erzeugbarer Pumpendruck usw.Consist no rule violations, so will from the module and preferably also plant-specific rules and the module and preferably also plant-specific Additional information automatically an automation solution for the interconnected Created process modules. The additional information includes z. B. Parameter ranges as permissible Temperature ranges, minimum and maximum pump pressure etc.

Die erstellte Automatisierungslösung umfasst vorzugsweise die Hardware- und Software-Konfigurierung der Prozessmodule, so z. B. die Vorgabe oder Einstellung von Parameterwerten wie Pumpendruck und Pumpgeschwindigkeit, Kühlleistung usw., sowie Steuerungsfunktionen der einzelnen Prozessmodule.The created automation solution preferably includes the hardware and software configuration of Process modules, such. For example, the specification or setting of parameter values such as pump pressure and pump speed, cooling capacity, etc., as well as control functions the individual process modules.

Die erstellte Automatisierungslösung umfasst vorzugsweise auch die Bedien- und Beobachtungsbilder für die Prozessmodule.The created automation solution preferably also includes the operator and monitor screens for the process modules.

Bei Änderungen der Anlagenkonfiguration kann daher die zugehörige Automatisierungslösung in kurzer Zeit nachgezogen werden. So ist es auch im Laborbetrieb möglich, verschiedene Konfigurationen zu testen, ohne jedesmal aufwendige und langwierige Software-Anpassungen vornehmen zu müssen. Bei einer Einführung neuer Prozessmodultypen können die Regeldateien relativ einfach ergänzt und mit der Auslieferung der neuen Prozessmodule verteilt oder in ein bestehendes Autoengineering-Werkzeug eingebunden werden.In case of changes The system configuration can therefore have the associated automation solution in be traced shortly. So it is also possible in the laboratory, different Configurations to test, without consuming and lengthy each time To make software adjustments. At an introduction of new Process module types can the rules files are relatively easy to complete and with the delivery distributed to the new process modules or integrated into an existing autoengineering tool become.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im Einzelnen zeigento further explanation The invention will be referred to below with reference to the figures of the drawing; show in detail

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen modularen mikroverfahrenstechnischen Anlage in Form eines Blockschaltbildes und 1 An embodiment of the modular micro process plant according to the invention in the form of a block diagram and

2 ein Beispiel für das erfindungsgemäße Konzept zur Erstellung von Automatisierungslösungen. 2 an example of the inventive concept for creating automation solutions.

1 zeigt eine modulare mikroverfahrenstechnische Anlage zur automatisierten Behandlung von Fluiden, zum Beispiel unterschiedliche Flüssigkeiten oder Gase. Unter Behandlung ist zum Beispiel die Analyse der Fluide und/oder die Synthese durch chemische Reaktionen der Fluide einschließlich der dazu erforderlichen Nebenfunktionen wie Aufbereiten, Mischen, Filtrieren, Förderung oder Druckaufbau mittels Pumpen, Erwärmung, Verdampfung usw. zu verstehen. Die Anlage besteht aus unterschiedlichen Prozessmodulen 1, 2, 3, 4, 5, 6, in denen vorgegebene verfahrenstechnische Funktionen wie Fluidverteilung, Pumpen, Durchflussmessung oder Mischen autonom ausgeführt werden und die aneinander gereiht an einer Montageschiene 7 montiert sind. Bei den Prozessmodulen 1 bis 6 kann es sich dementsprechend um verschiedenartige Fluidverteil-, Pump-, Durchflussmess-, oder Reaktionsmodule handeln. Jedes Prozessmodul 1 bis 6 weist jeweils eine Steuerungseinheit 8 und eine Fluideinheit 9 auf, wobei die jeweilige verfahrenstechnische Funktion innerhalb der Fluideinheit 9 in Abhängigkeit von Steuersignalen 10 der Steuerungseinheit 8 ausgeführt wird. In der Fluideinheit 9 aufgenommene Prozesssignale 11, zum Beispiel Druckwerte, Temperaturwerte oder Analysenwerte, werden an die Steuerungseinheit 8 übertragen. Die Steuerungseinheiten 8 in den unterschiedlichen Prozessmodulen 1 bis 6 sind über eine Kommunikationsverbindung 12 in Form eines Datenbusses untereinander und mit einer übergeordneten Automatisierungseinrichtung 13 verbunden. Die Fluideinheiten 9 sind über mehrere Fluidkanäle 14 und Fluidkonnektoren 15 miteinander verbunden, wobei die jeweils außen liegenden Fluidkonnektoren 15 der beiden Endmodule 1 und 6 zur Einleitung von Fluiden in bzw. zur Ausschleusung der Fluide aus der Anlage dienen. Die Automatisierungseinrichtung 13 enthält eine Bedien- und Beobachtungsfunktion 16 mit einem Autoengineering-Werkzeug und eine Datenbank 17, in der für jeden Prozessmodultyp und unterschiedliche Anlagentypen jeweils eine Regeldatei hinterlegt ist. 1 shows a modular micro process plant for the automated treatment of fluids, for example, different liquids or gases. By treatment is meant, for example, the analysis of the fluids and / or the synthesis by chemical reactions of the fluids, including the necessary ancillary functions such as conditioning, mixing, filtration, promotion or pressure build-up by pumping, heating, evaporation, etc. The system consists of different process modules 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 in which predetermined procedural functions such as fluid distribution, pumps, flow measurement or mixing are performed autonomously and lined up on a mounting rail 7 are mounted. In the process modules 1 to 6 Accordingly, they may be different fluid distribution, pumping, flow measuring, or reaction modules. Every process module 1 to 6 each has a control unit 8th and a fluid unit 9 on, wherein the respective procedural function within the fluid unit 9 depending on control signals 10 the control unit 8th is performed. In the fluid unit 9 recorded process signals 11 , for example, pressure values, temperature values or analysis values, are sent to the control unit 8th transfer. The control units 8th in the different process modules 1 to 6 are via a communication connection 12 in the form of a data bus with each other and with a higher-level automation device 13 connected. The fluid units 9 are over several fluid channels 14 and fluid connectors 15 connected to each other, wherein the respective outer fluid connectors 15 the two end modules 1 and 6 serve for the introduction of fluids into or for discharge of the fluids from the plant. The automation device 13 contains a control and monitoring function 16 with an autoengineering tool and a database 17 , in which a rule file is stored for each process module type and different plant types.

Das Diagramm in 2 zeigt in schematischer Darstellung, wie die in der Datenbank 17 enthaltenen Modul- und Anlagen regeln (einschließlich von modul- und anlagenspezifischen Zusatzinformationen) dem Autoengineering-Werkzeug zur Verfügung gestellt werden, das nach Prüfung von projektierten und/oder konfigurierten Verschaltungen der Prozessmodulen 1 bis 6 auf Verletzung der Regeln aus diesen und den zusätzlichen Beschreibungen automatisch eine Automatisierungslösung für die verschalteten Prozessmodule 1 bis 6 bestehend aus Hardware-Konfiguration und Software-Konfiguration (Steuerungsprogramm) sowie Bedien- und Beobachtungsbildern für die Prozessmodule 1 bis 6 erstellt.The diagram in 2 shows in a schematic representation how the in the database 17 The module and system controls (including module-specific and system-specific additional information) are made available to the autoengineering tool after checking configured and / or configured interconnections of the process modules 1 to 6 Upon violation of the rules from these and the additional descriptions automatically an automation solution for the interconnected process modules 1 to 6 consisting of hardware configuration and software configuration (control program) as well as operator control and monitoring screens for the process modules 1 to 6 created.

Claims (4)

Technische, insbesondere verfahrenstechnische Anlage bestehend aus Prozessmodulen (1 bis 6), die vorgegebene prozesstechnische Funktionen autark ausführen, und einer übergeordneten Automatisierungseinrichtung (13) mit Bedien- und Beobachtungsfunktion (16), die über eine Kommunikationsverbindung (12) mit den Prozessmodulen (1 bis 6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass für alle unterschiedlichen Typen von Prozessmodulen (1 bis 6) jeweils eine Regeldatei (18) abgespeichert ist, die Regeln für die prozesstechnische Verschaltung des betreffenden Prozessmodultyps und eine Beschreibung des Prozessmodultyps beinhaltet, dass eine Einrichtung (18) zur automatischen Prüfung projektierter und/oder konfigurierter Verschaltungen von Prozessmodulen (1 bis 6) auf Verletzung der Regeln vorhanden ist und weiterhin dazu ausgebildet ist, bei Nichtverletzung der Regeln aus diesen und den zusätzlichen Beschreibungen automatisch eine Automatisierungslösung für die verschalteten Prozessmodule (1 bis 6) zu erstellen.Technical, especially process engineering plant consisting of process modules ( 1 to 6 ), which autonomously execute specified process engineering functions, and a higher-level automation device ( 13 ) with operating and monitoring function ( 16 ), which are connected via a communication 12 ) with the process modules ( 1 to 6 ), characterized in that for all different types of process modules ( 1 to 6 ) a rule file ( 18 ), the rules for the process engineering interconnection of the relevant process module type and a description of the process module type include that a device ( 18 ) for automatic checking of configured and / or configured interconnections of process modules ( 1 to 6 ) is in violation of the rules and is further adapted to, in case of non-infringement of the rules from these and the additional descriptions automatically an automation solution for the interconnected process modules ( 1 to 6 ) to create. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Regeldateien mit Regeln für die Konfiguration unterschiedlicher Anlagentypen und zusätzliche Beschreibungen der betreffenden Anlagentypen abgespeichert sind und dass die Einrichtung (18) weiterhin dazu ausgebildet ist, diese Regeln auf Verletzung durch die projektierte und/oder konfigurierte Verschaltungen der Prozessmodule (1 bis 6) zu prüfen und die Beschreibung des Anlagentyps bei der Erstellung der Automatisierungslösung heranzuziehen.Plant according to claim 1, characterized in that further rule files are stored with rules for the configuration of different plant types and additional descriptions of the relevant plant types and that the facility ( 18 ) is further adapted to violate these rules by the configured and / or configured interconnections of the process modules ( 1 to 6 ) and to use the description of the plant type when creating the automation solution. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatisierungslösung die Hardware- und Software-Konfigurierung der Prozessmodule (1 bis 6) umfasst.Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the automation solution, the hardware and software configuration of the process modules ( 1 to 6 ). Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Automatisierungslösung ferner Bedien- und Beobachtungsbilder der Prozessmodule (1 bis 6) umfasst.Installation according to claim 3, characterized in that the automation solution further operator and observation images of the process modules ( 1 to 6 ).
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