DE102007026502A1 - Trainingssystem für ein Automatisierungssystem zur Steuerung eines technischen Prozesses - Google Patents

Trainingssystem für ein Automatisierungssystem zur Steuerung eines technischen Prozesses Download PDF

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Abstract

Ein Trainingssystem (1) für ein Automatisierungssystem zur Steuerung eines technischen Prozesses, insbesondere ein Schiffs-Automatisierungssystem, umfasst einen Prozesssimulator (2) zur Simulation des technischen Prozesses und zur Erzeugung von Prozessdaten (P) in Abhängigkeit von Steuerdaten (S) und einen Steuerungssimulator (3) zur Erzeugung der Steuerdaten (S) für den Prozesssimulator (2) und von Ausgabedaten (A) für eine oder mehrere Ausgabekomponenten (5) des Trainingssystems (1) durch Simulation der Steuergeräte des Automatisierungssystems in Abhängigkeit von den Prozessdaten (P) und von Eingabedaten (E) von Eingabekomponenten (6) des Trainingssystems (1).
Erfindungsgemäß ist eine Aufnahme- und Einspieleinrichtung (8) zur Aufnahme der Ausgabedaten (A), der Eingabedaten (E), interner Steuerungszustandsdaten (SZ) des Steuerungssimulators (3) und interner Prozesszustandsdaten (PZ) des Prozesssimulators (3) und zur Einspielung der aufgenommenen Ausgabedaten (A) in die Ausgabekomponenten (5), der Eingabedaten (E) und der internen Steuerungszustandsdaten (SZ) in den Steuerungssimulator (3) und der internen Prozesszustandsdaten (PZ) in den Prozesssimulator (2) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Trainingssystem für ein Automatisierungssystem zur Steuerung eines technischen Prozesses, insbesondere ein Schiffs-Automatisierungssystem, umfassend einen Prozesssimulator zur Simulation des technischen Prozesses und zur Erzeugung von Prozessdaten in Abhängigkeit von Steuerdaten und einen Steuerungssimulator zur Erzeugung der Steuerdaten für den Prozesssimulator und von Ausgabedaten für eine oder mehrere Ausgabekomponenten des Trainingssystems durch Simulation der Steuergeräte des Automatisierungssystems in Abhängigkeit von den Prozessdaten und von Eingabedaten von Eingabekomponenten des Trainingssystems.
  • Die wesentliche Aufgabe eines derartigen Trainingssystems besteht darin, Bedienpersonal (Anwender/Benutzer) hinsichtlich der Bedienabläufe im Automatisierungssystem zu trainieren. Beispielsweise werden derartige Trainingssysteme für das Training von Schiffspersonal am zentralen Automatisierungssystem eines Schiffes verwendet. Das zentrale Schiffs-Automationssystem dient zur Steuerung, Überwachung und Diagnose der verschiedenen Einrichtungen an Bord eines Schiffes. Es soll einen sicheren Betrieb des Schiffes ermöglichen und dessen Einsatzbereitschaft gewährleisten.
  • Derartige Schiffs-Automatisierungssysteme werden, insbesondere bei Unterwasserschiffen, immer komplexer. Aus diesem Grund wird eine gute Ausbildung des Schiffspersonals immer wichtiger. Durch ein gezieltes Training kann sichergestellt werden, dass eine Bedienperson an Bord des Schiffes eine richtige Entscheidung auch in Notsituationen treffen wird. Durch ein eingangs erläutertes Trainingssystem können gezielt bestimmte Szenarios immer wieder simuliert und trainiert werden, ohne das tatsächliche Automatisierungssystem dafür zu benötigen. Ein Trainingssystem für ein U-Boot-Automationssystem ist beispielsweise aus der DE 10 2004 040 496 A1 bekannt.
  • Das Training kann entweder an Bord des Schiffes (es handelt sich dann um ein sogenanntes „On-Board-Training System") oder an Land (als sogenanntes „Land Based Training System") stattfinden.
  • An ein derartiges Trainingssystem besteht die Anforderung, bei einem Training zu einem vorgebbaren Zeitpunkt eine Trainingssituation durch einen „Snapshot", d. h. eine Momentaufnahme der zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Simulationsdaten einschließlich der auf den Ausgabekomponenten angezeigten Ausgabedaten, genauer analysieren zu können, und das Training zu einem vorgebbaren späteren Zeitpunkt ohne große Zeit- und Informationsverluste zum Zeitpunkt des Snapshots fortsetzen zu können.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Trainingssystem bereitzustellen, welches die vorgenannte Anforderung erfüllt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Trainingssystem gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
  • Durch eine Aufnahme der internen Zustandsdaten des Steuerungssimulators und des Prozesssimulators kann zum einen sowohl ein Zustandsbild des Steuerungssimulators als auch ein Zustandsbild des Prozesssimulators kurz vor und/oder im Zeitpunkt des Snapshots (d. h. der Momentaufnahme) festgehalten werden. Zum anderen kann durch Aufnahme der Daten von dem Steuerungssimulator zu den Ausgabekomponenten und von den Eingabekomponenten zu dem Steuerungssimulator ein Abbild des Datenverkehrs an der Schnittstelle zwischen Steuerungssimulator und Visualisierung kurz vor und/oder im Zeitpunkt des Snapshots festgehalten werden. Wesentlich hierbei ist, dass nicht nur die auf den Ausgabekomponenten angezeigten HMI-Bilder, z. B. mittels eines Videoaufzeichnungsgerätes, aufgezeichnet werden, sondern dass direkt der Datenverkehr zwischen dem Steuerungssimulator und der Visualisierung festgehalten wird.
  • Durch Einspielen der aufgenommenen Daten in die Ausgabekomponenten, den Steuerungs- und den Prozesssimulator kann die Trainingssitzung zu einem vorgebbaren späteren Zeitpunkt ohne Zeit- und Informationsverluste im Zeitpunkt des Snapshots fortgesetzt werden, denn durch das Einspielen der aufgenommen Daten wird das Trainingssystem in den gleichen Zustand wie im Zeitpunkt des Snapshots gebracht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Aufnahme- und Einspieleinrichtung zumindest eine Aufnahme- und Einspieleinheit für die Datenaufnahme und -einspielung und eine Steuereinheit zur Steuerung der Datenaufnahme und -einspielung, d. h. der Aktivierung und Deaktivierung der Datenaufnahme und -einspielung, auf.
  • Zur Steuerung der Datenaufnahme und -einspielung durch ein Lehrersystem ist die Steuereinheit von Vorteil mit dem Lehrersystem koppelbar.
  • Von Vorteil sind die Steuerungsgeräte in dem Steuerungssimulator durch eine Softwareemulation nachgebildet. Dies erlaubt eine Implementierung des Steuerungssimulators auf Standard-Computer Hardware, in der Fachliteratur häufig als COTS (= Commercial of the Shelf)-Hardware bezeichnet.
  • Bevorzugt ist das Lehrersystem zur Änderung von Werten interner Prozesszustandsdaten des Prozesssimulators unter Umgehung der Aufnahme- und Einspieleinrichtung direkt mit dem Prozesssimulator koppelbar.
  • Ein lokales Vor-Ort-Bediengerät kann hierbei dadurch in das Trainingssystem eingebunden werden, dass es mit dem Prozesssimulator koppelbar ist.
  • Alternativ kann ein lokales Vor-Ort-Bediengerät dadurch in das Trainingssystem eingebunden werden, dass es in dem Prozesssimulator nachgebildet ist.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Einbindung eines lokalen Vor-Ort-Bediengerät besteht darin, dass es als graphische Bedienoberfläche auf einem separaten Computer des Trainingssystems nachgebildet ist.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine prinzipielle Struktur eines Trainingssystems,
  • 2 ein Beispiel für eine mögliche Hardwaresystemkonfiguration für das Trainingssystem von 1,
  • 3 eine Einbindung eines dezentralen Bediengerätes durch Kopplung mit dem Prozesssimulator,
  • 4 eine Einbindung eines dezentralen Bediengerätes durch eine Nachbildung im Prozesssimulator,
  • 5 eine Einbindung eines dezentralen Bediengerätes durch eine Nachbildung in einem separaten Computer.
  • Ein in 1 gezeigtes Trainingssystem 1, beispielsweise für ein Schiffsautomatisierungssystem, umfasst einen Prozesssimulator 2, einen Steuerungssimulator 3, eine Visualisierung 4 als HMI-Schnittstelle (HMI = Human Machine Interface) mit Ausgabe- und Eingabekomponenten 5 bzw. 6, ein Lehrersystem 7 und eine Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8.
  • Durch den Prozesssimulator 2 wird der technische Prozess simuliert. Im Fall eines Schiffes lässt sich der technische Prozess in vereinfachter Form beispielsweise durch die Simulation von Antriebskomponenten wie „Ventile, Pumpen und Motoren", einfachen binären und analogen Prozesssignalen sowie peripheren Subsystemen wie „E-Anlage und Feuermeldesystem" beschreiben.
  • Funktionell lässt sich der Prozesssimulator 2 somit beispielsweise in drei Ebenen darstellen:
    • a) Die Prozesssignalebene bildet alle Prozesssignale (Aktor-/Sensorsignale) im Simulator ab, die zwischen dem Steuerungssimulator und dem realen Prozess über Prozessabbilder „Eingänge" und „Ausgänge" ausgetauscht werden.
    • b) Die Ebene der Komponentensimulation bildet das Verhalten der elektrischen Antriebe von Motoren, Ventilen etc. mit entsprechenden Modellkomponenten nach. Die Befehle und Rückmeldungen der Antriebe kommen aus der Prozesssignalebene. Dieser Teil der Prozesssimulation ist anlagenspezifisch und beinhaltet die Nachbildung der Automatisierungskomponenten Binärwert- und Analogwertverarbeitung, Ventile und Motoren. In der Komponentensimulation werden keine physikalischen Prozess simuliert, sondern nur die über das „Prozessabbild Eingänge" angekoppelten Antriebskomponenten" sowie einfache Binär- und Analogsignale.
    • c) Die Ebene der technologischen Simulation simuliert das physikalische Verhalten des Prozesses.
  • Durch den Steuerungssimulator 3 werden die Steuergeräte (PLCs) des Automatisierungssystems, z. B. Steuerungen vom Typ „SIMATIC S7-300/400" der Anmelderin, nachgebildet. Dies erfolgt mit SoftPLC-Instanzen 9 (Embedded Systemen) die auf einen oder mehrere Computer des Trainingssystems 1 verteilt sein können. Die SoftPLC-Instanzen 9 führen die Original-Programme der Automatisierungsgeräte, beispielsweise die Original-Software der Steuerungen vom Typ „SIMATIC S7-300/400", des Automatisierungssystems, aus. Jede Instanz 9 hat eine Schnittstelle zur Visualisierung 4 und zum Prozesssimulator 2.
  • Die Visualisierung 4 kommuniziert über eine Kommunikationsschnittstelle 10, vorzugsweise in Form einer gemeinsamen Speichernutzung („shared memory"), mit den Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3.
  • Der Prozesssimulator 2 kommuniziert hierbei mit den Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3 über eine Kommunikationsschnittstelle 11, vorzugsweise ebenfalls in Form einer gemeinsamen Speichernutzung („shared memory").
  • Bei der Visualisierung 4 mit den Ausgabe- und Eingabekomponenten 5 bzw. 6 kann es sich um die tatsächlichen Bedienstationen der Anlage, z. B. Bedienstationen im schiffstechnischen Leitstand, oder um Nachbildungen davon auf computerisierten Schülerarbeitsplätzen des Trainingssystems 1 handeln.
  • Der Prozesssimulator 2 erzeugt ein Prozessabbild in Form von Prozessdaten P, die an die Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3 übergeben werden. Die Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3 erzeugen wiederum zur Steuerung des Prozesses in Abhängigkeit von diesen Prozessdaten P und von Eingabedaten E, die ihnen von der Visualisierung 4 übergeben werden, Steuerdaten S, die an den Prozesssimulator 2 übergeben werden. Der simulierte Prozess wird in Abhängigkeit von diesen Steuerdaten S gesteuert.
  • Neben den Steuerdaten S erzeugen die Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3 auch Ausgabedaten A, die an die Ausgabekomponenten 5 der Visualisierung 4 übergeben und auf diesen Ausgabekomponenten 5 in Form eines Bildes zur Anzeige gebracht werden. Von den Bedienkomponenten 6 der Visualisierung 4 werden wiederum, ggf. als Rückmeldung auf zur Anzeige gebrachte Ausgabedaten A, von einem Benutzer, z. B. einem Schüler, eingegebene Eingabedaten E erfasst und an die Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3 übergeben.
  • Der simulierte Prozess selbst wird im Prozesssimulator 2 durch interne Prozesszustandsdaten PZ definiert. Dabei kann es sich beispielsweise um Werte von Zustandsparametern oder von Zeit- oder Stellgliedern (z. B. eine Ventilstellung beim Öffnen eines Ventils) handeln. Insgesamt geben die Zustandsdaten PZ ein exaktes Abbild der Prozessmodellebene wieder.
  • Die durch die Instanzen 9 des Steuerungssimulators 3 nachgebildete Signalebene wird durch interne Steuerungszustandsdaten SZ der Instanzen 9 definiert. Insgesamt geben die Steuerungszustandsdaten SZ ein exaktes Abbild der Signalebene wieder.
  • Das Lehrersystem 7 dient der Steuerung der Trainingsabläufe und der Analyse der Trainingsergebnisse durch einen Lehrer.
  • Um eine Übung nachvollziehen und analysieren zu können, soll zu einem vorgebbaren Zeitpunkt ein sogenannter „Snapshot", d. h. eine Momentaufnahme, der zu diesem Zeitpunkt vorliegen den Simulationsdaten einschließlich der auf der Visualisierung angezeigten Ausgabedaten aufgenommen werden können und ein Training zu einem späteren Zeitpunkt zum Zeitpunkt des Snapshots fortgeführt werden können.
  • Für die Erzeugung der „Snapshots" nimmt die Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 die Ausgabedaten A, die Eingabedaten E und die internen Zustandsdaten des Steuerungssimulators und des Prozesssimulators SZ bzw. PZ zusammen mit einem Zeitstempel auf und speichert diese ab.
  • Diese Daten können nun an das Lehrersystem 7 übergeben und dort analysiert werden. Soll die Trainingssitzung zum Zeitpunkt des Snapshots wieder fortgesetzt werden, so spielt die Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 die aufgenommenen Ausgabedaten A in die Ausgabekomponenten 5, die aufgenommenen Eingabedaten E und internen Zustandsdaten des Steuerungssimulators SZ in den Steuerungssimulator 3 und die internen Zustandsdaten des Prozesssimulators PZ in den Prozesssimulator 2 ein.
  • Durch das Einspielen der aufgenommenen Daten in die Ausgabekomponenten 5, den Steuerungssimulator 3 und den Prozesssimulator 2 kann die Trainingssitzung zum Zeitpunkt des Snapshots ohne Zeit- und Informationsverluste genau in dem Zeitpunkt der Unterbrechung weitergeführt werden. Durch das Einspielen der aufgenommen Daten werden der Prozesssimulator 2, der Steuerungssimulator 3 und die Ausgabe- und Eingabekomponenten 5 bzw. 6 in den gleichen Zustand wie im Zeitpunkt des Snapshots gebracht.
  • Die Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 kann hierbei derart ausgebildet sein, dass die Aufnahme der Ausgabedaten A und der Eingabedaten E mit einer höheren Frequenz als die Aufnah me der internen Steuerungszustandsdaten SZ und der internen Prozesszustandsdaten PZ erfolgt. Beispielsweise erfolgt die die Aufnahme der Ausgabedaten A und der Eingabedaten E jede Sekunde und die Aufnahme der internen Steuerungszustandsdaten SZ und der internen Prozesszustandsdaten PZ nur alle 5 Sekunden. Dies führt zwar zu geringen Verzögerungen beim Fortsetzen der Trainingssitzung zum Zeitpunkt des Snapshots, dafür ist aber das abzuspeichernde Datenvolumen wesentlich geringer, da der Umfang der abzuspeichernden Ausgabedaten A und Eingabedaten E wesentlich geringer ist als der Umfang der abzuspeichernden internen Steuerungszustandsdaten SZ und internen Prozesszustandsdaten PZ.
  • Für die Aufnahme und das spätere Einspielen der Ausgabedaten A und der Eingabedaten E hat die Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 Zugriff auf die Kommunikationsschnittstelle 10 zwischen dem Steuerungssimulator 3 und der Visualisierung 4.
  • Die Aufnahme und das spätere Einspielen der internen Prozesszustandsdaten SZ, PZ erfolgt über eine, bevorzugt als Remote Interface ausgebildete, Kommunikationsschnittstelle 12 zwischen der Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 und dem Prozesssimulator 2.
  • Die Aufnahme und das spätere Einspielen der internen Steuerungszustandsdaten SZ in den Steuerungssimulator 3 erfolgt über den Prozesssimulator 2 und somit über die Kommunikationsschnittstelle 11 zwischen Steuerungssimulator 3 und Prozesssimulator 2 und die Schnittstelle 12 zwischen der Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 und dem Prozesssimulator 2.
  • Im Detail weist die Aufnahme- und Einspieleinrichtung 8 eine Steuereinheit 13 zur Steuerung der Datenaufnahme und -einspielung, eine erste Aufnahme- und Einspieleinheit 14 zur Aufnahme der Ausgabedaten A und der Eingabedaten E und eine zweite Aufnahme- und Einspieleinheit 15 zur Aufnahme der internen Steuerungszustandsdaten SZ und der internen Prozesszustandsdaten PZ auf, wobei die Steuereinheit 13 kommunikativ mit den Aufnahme- und Einspieleinheiten 14, 15 verbunden ist. Die Steuereinheit 13 und die zweite Aufnahme- und Einspieleinheit 15 können hierbei auch zu einer einzigen Einheit 16 zusammengefasst sein.
  • Die Steuereinheit 13 kommuniziert mit dem Lehrersystem 7 über eine Kommunikationsschnittstelle 17, vorzugsweise eine UDP-Schnittstelle mittels UDP-Telegrammen. Die Steuerung des Prozesssimulators 2 und der Aufnahme- und Einspielfunktionen durch das Lehrersystem 7 erfolgt über diese Schnittstelle 17. Die Befehle des Lehrersystems 7 werden in der Steuereinheit 13 ausgewertet und entsprechend umgesetzt. Die Steuereinheit 13 steuert hierfür die Bereiche des Prozesssimulators 2 an, die für die Umsetzung der Befehle notwendig sind. Von dem Prozesssimulator 2 erhaltene Rückmeldungen über die Ausführung der Befehle leitet die Steuereinheit 13 an das Lehrersystem 7 weiter.
  • So kann von einem Lehrer über das Lehrersystem 17 ein Befehl „Snapshot-Aufnahme" an die Steuereinheit 13 gegeben werden, worauf diese die Aufnahme eines Snapshots auslöst. Nach Analyse der aufgenommenen Daten kann der Lehrer über das Lehrersystem 7 einen Befehl „Fortsetzen des Trainings zum Zeitpunkt des Snapshots" an die Steuereinheit 13 geben, worauf diese durch Einspielen der aufgenommenen Daten in die verschiedenen Komponenten des Trainingssystems die Fortsetzung des Trainings anstößt.
  • Folgende weitere Funktionalitäten eines Lehrersystems sind durch die Steuereinheit 13 ausführbar und dort über das Lehrersystem 7 anstoßbar:
    • – Malfunctions (spezielle Fehler, die von dem Lehrersystem während einer Übung eingespielt werden)
    • – Szenarien (Zusammenstellung von Ereignissen im Vorfeld einer Trainingssitzung)
    • – Aufnahme/Wiedergabe (Aufnehmen und Abspielen von Sitzungen mit der Möglichkeit, eine Sitzung fortzusetzen)
    • – Schülerbewertungen
  • Zur Änderung von Werten interner Zustandsdaten des Prozesssimulators (2) unter Umgehung der Aufnahme- und Einspieleinrichtung (8) ist das Lehrersystem (7) über eine weitere Kommunikationsschnittstelle 18, vorzugsweise ebenfalls eine UDP-Schnittstelle, direkt mit dem Prozesssimulator (2) koppelbar. Über diese Schnittstelle 18 können auf direktem Weg zwischen dem Prozesssimulator 2 und dem Lehrersystem 7 Modell- und Simulationsdaten ausgetauscht werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass ein Lehrer über das Lehrersystem 7 Simulationsdaten direkt manipulieren kann. Der Datenaustausch zwischen dem Lehrersystem 7 und dem Prozesssimulator 2 wird dabei über einen I/O-Server 19 gesteuert. So kann ein Lehrer beispielsweise im Prozesssimulator 2 den Wert eines Öldrucks ändern. Der Prozesssimulator 2 rechnet diesen Wert entsprechend dem Gebertyp in einen entsprechenden Rohwert um. Eine betroffene SoftPLC-Instanz 9 des Steuerungssimulators 3 führt zyklisch das Originalsteuerprogramm des Automatisierungssystems aus und liest dabei diesen Rohwert ein. Das Steuerprogramm erkennt eine Messwertänderung (und ggf. einen Alarm) und überträgt die aktuellen Prozesszustände an die Visualisierung 4, woraufhin die Prozessbilder auf den entsprechenden Ausgabekomponenten 5 aktualisiert werden.
  • 2 zeigt eine mögliche Hardwaresystemkonfiguration für das Trainingssystem 1 von 1. Ein Trainingssystem 20 umfasst mehrere Schülerarbeitsplätze 21 in Form eines PCs oder Notebooks, einen Prozesssimulationsrechner 22 zur Prozesssimulation, einen Emulationsrechner 23 zur Simulation der Steuerung, und einen Lehrerarbeitsplatz 24 in Form eines PC oder Notebooks. Der Prozesssimulationsrechner 22 und der Emulationsrechner 23 können auch in einem einzigen Rechner zusammengefasst sein. Die Arbeitsplätze 21, 24 und die Rechner 22, 23 können über einen Kommunikationsbus 25 miteinander kommunizieren.
  • Die Visualisierung (HMI) 4 von 1 ist auf allen Schülerarbeitsplätzen 21 installiert. Die SoftPLC-Instanzen 9 von 1 laufen auf dem Emulationsrechner 23. Auf dem Lehrerarbeitsplatz 24 steht das Lehrersystem 7 von 1 zur Verfügung.
  • Ein Bestandteil einer Automatisierungsanlage, insbesondere eine schiffstechnischen Automatisierungsanlage, sind dezentrale Vor-Ort-Bediengeräte (LOP = Local Operator Panel). Die Einbindung derartiger Bediengeräte in die Simulation kann unterschiedliche realisiert werden. Bevorzugt erfolgt die Kommunikation zwischen einem derartigen Bediengerät und den SoftPLCs jedoch über den Prozesssimulator.
  • Bei einem in 3 dargestellten Trainingssystem 30 wird als Vor-Ort-Bediengerät 31 das Originalgerät benutzt und der Prozesssimulationsrechner 22 ist mit dem Bediengerät 31 über ein zusätzliches Interface 32 mit einer Busschnittstelle, beispielsweise einer Profibusschnittstelle, gekoppelt. Der Prozesssimulationsrechner 22 steuert über das Interface 32 die ein- und ausgehenden Daten. Die Funktion und Bedienung des Bediengerätes 31 ist identisch mit dem Originalgerät.
  • Bei einem in 4 dargestellten Trainingssystem 40 ist das Bediengerät in dem Prozesssimulationsrechner 22 nachgebildet und läuft auf einem separaten Rechner 41. Es wird hierbei die grundsätzliche Funktion des Bediengerätes im Prozesssimulationsrechner 22 nachgebildet. Das Bediengerät kann dann direkt auf die SoftPLCs im Emulationsrechner 23 zugreifen und die benötigten Daten direkt aus den Datenbausteinen der SoftPLCs auslesen. Zusätzlich kann das Bediengerät mit auf den Prozesssimulationsrechner 22 integriert werden.
  • Eine weitere, in 5 dargestellte, Möglichkeit besteht darin, dass das Bediengerät in einem Trainingssystem 50 als graphische Bedienoberfläche auf einem separaten Rechner 51 nachgebildet ist. Das Erscheinungsbild für den Bediener entspricht vorzugsweise dem des Originalgerätes. Die Bedienung erfolgt über Eingabegeräte (z. B. einer Maus) oder direkt über einen Touchscreen. Die Funktionalität des Bediengerätes ist in einer Programmierhochsprache (z. B. JAVA oder C++) umgesetzt. Die Kommunikation mit dem Trainingssystem erfolgt über den Prozesssimulationsrechner 22 mittels UPD oder OPC.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004040496 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Trainingssystem (1) für ein Automatisierungssystem zur Steuerung eines technischen Prozesses, insbesondere ein Schiffs-Automatisierungssystem, umfassend – einen Prozesssimulator (2) zur Simulation des technischen Prozesses und zur Erzeugung von Prozessdaten (P) in Abhängigkeit von Steuerdaten (S) und – einen Steuerungssimulator (3) zur Erzeugung der Steuerdaten (S) für den Prozesssimulator (2) und von Ausgabedaten (A) für eine oder mehrere Ausgabekomponenten (5) des Trainingssystems (1) durch Simulation der Steuergeräte des Automatisierungssystems in Abhängigkeit von den Prozessdaten (P) und von Eingabedaten (E) von Eingabekomponenten (6) des Trainingssystems (1), gekennzeichnet durch eine Aufnahme- und Einspieleinrichtung (8) zur Aufnahme der Ausgabedaten (A), der Eingabedaten (E), interner Steuerungszustandsdaten (SZ) des Steuerungssimulators (3) und interner Prozesszustandsdaten (PZ) des Prozesssimulators (2) und zur Einspielung der aufgenommenen Ausgabedaten (A) in die Ausgabekomponenten (5), der Eingabedaten (E) und der internen Steuerungszustandsdaten (SZ) in den Steuerungssimulator (3) und der internen Prozesszustandsdaten (PZ) in den Prozesssimulator (2).
  2. Trainingssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und Einspieleinrichtung (8) zumindest eine Aufnahme- und Einspieleinheit (14 bzw. 15) für die Datenaufnahme und -einspielung und eine Steuereinheit (13) zur Steuerung der Datenaufnahme und -einspielung aufweist.
  3. Trainingssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (13) mit einem Lehrersystem (7) zur Steuerung der Datenaufnahme und -einspielung durch das Lehrersystem (7) koppelbar ist.
  4. Trainingssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lehrersystem (7) zur Änderung von Werten interner Zustandsdaten des Prozesssimulators (2) unter Umgehung der Aufnahme- und Einspieleinrichtung (8) direkt mit dem Prozesssimulator (2) koppelbar ist.
  5. Trainingssystem (1) ach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und Einspieleinrichtung (8) derart ausgebildet ist, dass die Aufnahme der Ausgabedaten (A) und der Eingabedaten (E) mit einer höheren Frequenz als die Aufnahme der internen Steuerungszustandsdaten (SZ) und der internen Prozesszustandsdaten (PZ) erfolgt.
  6. Trainingssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsgeräte des Automatisierungssystems in dem Steuerungssimulator (3) durch eine Softwareemulation nachgebildet sind.
  7. Trainingssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokales Vor-Ort-Bediengerät (31) mit dem Prozesssimulator (2) koppelbar ist.
  8. Trainingssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokales Vor-Ort-Bediengerät in dem Prozesssimulator (2) nachgebildet ist.
  9. Trainingssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokales Vor-Ort-Bediengerät als graphische Bedienoberfläche auf einem separaten Computer (51) des Trainingssystems nachgebildet ist.
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