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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieverwaltung in einer Anlage umfassend wenigstens zwei Steuerungen.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2009 054 829 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Energieeinsparung auf einer einzelnen Steuerungseinheit beschrieben. Die Erfindung will nun eine Lösung für Automationsarchitekturen mit mehreren Steuerungseinheiten (sog. Steuerung, SPS), innerhalb derer eine Energieverwaltung (Energiemanagement) durchgeführt werden soll, vorstellen.
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Eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), englisch Programmable Logic Controller (PLC), ist ein Gerät, das zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt wird und auf digitaler Basis programmiert wird. Eine SPS hat im einfachsten Fall Eingänge, Ausgänge, ein Betriebssystem (Firmware) und eine Schnittstelle, über die das Anwenderprogramm geladen werden kann. Das Anwenderprogramm legt fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden sollen. Das Betriebssystem (Firmware) stellt sicher, dass dem Anwenderprogramm immer der aktuelle Zustand der Eingänge zur Verfügung steht. Anhand dieser Informationen kann das Anwenderprogramm die Ausgänge so schalten, dass die Maschine oder die Anlage in der gewünschten Weise funktioniert.
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Die Anbindung der SPS an die Maschine bzw. Anlage erfolgt mit Sensoren und Aktoren. Die Sensoren sind an die Eingänge der SPS geschaltet und vermitteln der SPS das Geschehen in der Maschine oder Anlage. Beispiele für Sensoren sind z. B. Lichtschranken, Inkrementalgeber, Endschalter oder auch Temperaturfühler, Füllstandssensoren etc. Die Aktoren sind an den Ausgängen der SPS angeschlossen und bieten die Möglichkeit, die Maschine oder Anlage zu steuern.
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Automationsarchitekturen mit mehreren Steuerungen findet man allgemein in Verarbeitungsmaschinen mit mehreren vernetzten Steuerungen, beispielsweise in vernetzten Anlagen mit mehreren Handlingsystemen ebenso wie in Verpackungsmaschinen, Druckmaschinen usw. mit mehreren Steuerungseinheiten innerhalb einer Maschine. Verallgemeinert handelt es sich dabei um modular aufgebaute Maschinen, deren Funktion bzw. Abläufe durch mehrere Steuerungen vorgegeben werden. Zweckmäßigerweise lehnt sich die Modularisierung der SPS-Automationsarchitektur an die Modularisierung der Maschine an.
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Die Steuerungen einer Anlage können hierarchisch organisiert sein, d. h. eine der Steuerungen besitzt eine übergeordnete Funktion.
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In Systemen, die mittels Energieverwaltung bzgl. des Energieverbrauchs optimiert werden sollen, ist mindestens ein Energieverbraucher vorhanden, der in verschiedenen Energiemodi unterschiedlich viel Energie verbraucht, wobei die Energiemodi vorgebbar sind. Beispiele hierfür sind drehzahlsteuerbare Gebläse, die in Betriebspausen ausgeschaltet werden, Servoantriebe, deren Leistungsversorgung während des Stillstandes abgeschaltet wird, oder Heizungen, die in Betriebspausen mit einem geringeren Temperatursollwert gefahren werden. Energiemodi werden durch viele Kennzahlen charakterisiert. Dies sind z. B. Energieverbrauch im jeweiligen Modus, Zeitbedarf zum Übergang zwischen den Modi, Energiebedarf während des Übergangsvorgangs, Mindest-/Maximalverweildauern. Daneben gibt es bei Kommunikationssystemen sogenannte Energieprofile, d. h. Vereinbarungen über spezifizierte Daten und deren Formate. Als Beispiele seien hier ”sercos Energy” oder ”PROFIEnergy” genannt.
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Innerhalb der energieverwaltenden Steuerungen werden diese Zustände in der Energieverwaltungsinstanz (Programmteil) behandelt. Hierzu gibt es zwei grundsätzliche Funktionalitäten, Energiemonitoring (Energieverbrauchsbestimmung) und Energiemodusvorgabe. Diese Funktionalitäten werden z. B. in SPSen typischerweise mittels Funktionsbausteinen abgebildet, die im Kontext der SPS (PLC-Programm) abgearbeitet werden.
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Es ist wünschenswert, auch für Anlagen mit mehreren vernetzten Steuerungen eine möglichst einfache und wirkungsvolle Energieverwaltung zu implementieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Energieverwaltung in einer Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung ermöglicht eine einfache und wirkungsvolle Energieverwaltung auch für Anlagen mit mehreren vernetzten Steuerungen, indem eine Hierarchie eingeführt und Verwaltungsaufgaben dezentralisiert werden. Eine Anlage umfasst wenigstens zwei Steuerungen. Eine der wenigstens zwei Steuerungen ist eine bei der Energieverwaltung übergeordnete Steuerung. Die andere der wenigstens zwei Steuerungen ist eine bei der Energieverwaltung untergeordnete Steuerung, wobei an dieser wenigstens ein Energieverbraucher (insbesondere Endgerät, wie z. B. elektrischer Antrieb usw.), vorzugsweise mehr als eins, angeschlossen ist.
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Eine bei der Energieverwaltung untergeordnete Steuerung sammelt die Energieverwaltungsinformationen bzw. Energiedaten aller an ihr angeschlossenen Verbraucher (Endgeräte und andere Steuerungen), berechnet daraus eine Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation und überträgt diese an eine bei der Energieverwaltung übergeordnete Steuerung. Die untergeordnete Steuerung fungiert in diesem Sinne als ”Konzentrator” von Energieverwaltungsinformationen für die übergeordnete Steuerung. Sie ist dazu eingerichtet, die Energieverwaltungsinformationen zu verarbeiten. Zweckmäßigerweise empfängt sie in entsprechender Weise Energieverwaltungsinformationen (z. B. Befehle) von der übergeordneten Steuerung, verarbeitet diese für die angeschlossenen Verbraucher und überträgt dann die Verarbeitungsergebnisse an diese.
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Die bei der Energieverwaltung übergeordnete Steuerung behandelt die Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation wie eine normale Verbraucher-Energieverwaltungsinformation. Die Erfindung schlägt somit die Darstellung der untergeordneten Steuerung mit all ihren angeschlossenen Energieverbrauchern (Endgeräte und andere Steuerungen) als ein Energieverbraucher, der an der überlagerten Steuerung angeschlossen wird, vor. Die untergeordneten Steuerungen teilen der übergeordneten Steuerung die entsprechenden Energieverwaltungsinformationen mit. Die Steuerungen sind zur Durchführung dieses Verfahrens programmtechnisch eingerichtet.
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Die Anwenderprogramme aller Steuerungen sind für den Informationsaustausch logisch verbunden. Die logische Verbindung wird dabei typischerweise mittels Kommunikationsmechanismen auf einem Kommunikationsnetzwerk hergestellt. Dies kann beispielsweise über eine Feldbusverbindung (z. B. sercos, PROFINET, Ethernet/IP) oder einfach über eine vorhandene Standard Ethernet-Verbindung (z. B. TCP/IP) zwischen den Steuerungen erfolgen.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass bei einer Modularisierung der Automationsarchitektur nicht mehr alle energieverwaltungsbezogenen Informationen von/zu einer zentralen (oberste Stufe) Energieverwaltungsinstanz übertragen werden müssen. Dies reduziert den Kommunikationsaufwand. Auch muss die zentrale Energieverwaltungsinstanz nicht mehr alle in einer Anlage vorhandenen Energieverwaltungsinformationen verwalten und/oder verrechnen. Dies reduziert den Rechenaufwand und führt insbesondere für die Steuerung, auf der die zentrale Energieverwaltungsinstanz ausgeführt wird, zu einem stark verringerten Rechenkapazitätsbedarf.
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Gemäß einer Ausführungsform ist einer untergeordneten Steuerung erster Stufe eine untergeordnete Steuerung zweiter Stufe untergeordnet, d. h. es wird eine Kaskadierung von untergeordneten Steuerungen vorgeschlagen, die in einem solchen Fall sowohl einer übergeordneten Steuerung untergeordnet als auch einer untergeordneten Steuerung übergeordnet sind. Die Hierarchie der Steuerungen kann über mehrere Ebenen aufgebaut sein. Mit anderen Worten ist diese Architektur über mehrere Ebenen kaskadierbar, d. h. sie ist prinzipiell beliebig tief kaskadierbar.
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Bezüglich des Kommunikationsaufkommens ist es besonders vorteilhaft, wenn in der untergeordneten Steuerung deren angeschlossene Verbraucher vorverarbeitet werden (Konsolidierung der Daten durch Konzentration). Dies kann mittels eines speziellen Anwenderprogramms (im folgenden als Energieverwaltungskonzentrator bezeichnet) auf der untergeordneten Steuerung erreicht werden, welches aus mehreren Verbrauchern einen virtuellen gemeinsamen Verbraucher bildet, der dieselbe Art von Energieverwaltungsinformationen zur Verfügung stellt, wie ein einzelner Verbraucher. Vorteilhaft daran ist, dass sich die vielen Einzelverbraucher einer Steuerung auf der zentralen Energieverwaltungsinstanz wie ein einzelner Verbraucher darstellen und somit sich der Algorithmus der Energieverwaltung der zentralen Energieverwaltungsinstanz im Grundsatz nicht verändert. D. h. die zentrale Energieverwaltungsinstanz muss eigentlich gar nicht erkennen, wie viele reale Verbraucher (oder bei Kaskadierung auch weitere Energieverwaltungskonzentratoren) sich hinter einem solchen Energieverwaltungskonzentrator als virtuellen Verbraucher verbergen.
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Vorzugsweise umfasst die Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation eine Information über einen Steuerungs-Gesamt-Energieverbrauch und eine Information über Steuerungs-Gesamt-Energiemodi. Vorzugsweise wird der Steuerungs-Gesamt-Energieverbrauch als Summe der Einzel-Energieverbräuche der an der untergeordneten Steuerung angeschlossenen Verbraucher berechnet.
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Vorzugsweise werden Steuerungs-Gesamt-Energiemodi gemäß einer oder mehrerer der folgenden drei zweckmäßigen Maßnahmen bestimmt:
Der Energieverwaltungskonzentrator bildet zweckmäßigerweise zunächst aus den verschiedenen Energiemodi aller angeschlossenen Verbraucher (”Energiemodus Verbraucher i”) neue virtuelle Konzentrator-Energiemodi. Jeder virtuelle Konzentrator-Energiemodus setzt sich dabei aus je einem Energiemodus aller Verbraucher zusammen, wie es beispielsweise in der nachfolgenden Tabelle dargestellt ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass nicht für alle Kombinationsmöglichkeiten von Verbraucher-Energiemodi auch ein Konzentrator-Energiemodus bereitgestellt wird. Die Konzentrator-Energiemodi sind als Ist-Energiemodi und als Soll-Energiemodi vorhanden. Beispiel Tabelle:
| Konzentrator-Energiemodus | 1 | 2 | ... | n |
| Energiemodus Verbraucher 1 | 1 | 2 | | n – 1 |
| Energiemodus Verbraucher 2 | 1 | 1 | | n + 1 |
| ... | ... |
| Energiemodus Verbraucher n | 1 | 2 | | n – 5 |
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Der Energieverwaltungskonzentrator bildet zweckmäßigerweise aus den Verbraucher-Ist-Energiemodi einen entsprechenden Konzentrator-Ist-Energiemodus. Hierbei können auch Kombinationen von Einzel-Energiemodi auftreten, die keinem Konzentrator-Energiemodus entsprechen (siehe oben). Da sich der Energieverwaltungskonzentrator hier nicht in einem definierten Gesamtzustand der einzelnen Energiemodi der Einzelverbraucher befindet, besitzt er keinen Konzentrator-Energiemodus, der als Eintrag in der Tabelle enthalten ist. Alle derartigen Kombinationen können als ”Energiemodus-Übergangszustand” des Energieverwaltungskonzentrators gekennzeichnet sein, der besagt, dass sich der Energieverwaltungskonzentrator in einem Übergangszustand befindet und kein definierter Konzentrator-Energiemodus eindeutig gebildet werden kann. Alternativ wird – bei geeigneter Wahl der Energiemodus-Kombinationen – aus den Ist-Energiemodi ein möglichst nahegelegener Konzentrator-Energiemodus ausgewählt (dieser kann entweder eher in Richtung höherer Gesamtenergieverbrauch oder in Richtung niedrigerer Gesamtenergieverbrauch gewählt werden).
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Der Energieverwaltungskonzentrator verteilt zweckmäßigerweise den Soll-Energiemodus anhand der Energiemodus-Zuordnung an die jeweiligen Verbraucher.
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Es kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass von einer untergeordneten Steuerung mehr als ein Verbraucher dargestellt und somit mehr als eine Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation an die übergeordnete Steuerung bereitgestellt wird.
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Auch innerhalb einer Steuerung kann ein Anlagenmodul (d. h. ein Anwenderprogrammteil zur Steuerung eines angeschlossenen Verbrauchers) einen Energieverwaltungskonzentrator beinhalten; dieser Energieverwaltungskonzentrator wird dann neben weiteren Einzelverbrauchern von der Energieverwaltung der Steuerung gehandhabt. Dies bedeutet, dass auf einer Steuerung auch mehrere Energieverwaltungskonzentratoren – beispielsweise je einer pro Anlagenmodul – vorhanden sind. Diese können als virtuelle Einzelverbraucher direkt an der lokalen Energieverwaltung angeschlossen sein oder über einen weiteren hierarchisch überlagerten Energieverwaltungskonzentrator an einer übergeordneten Energieverwaltungsinstanz.
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Rekursionen (z. B. Steuerung A verwaltet Steuerung B, Steuerung B verwaltet Steuerung A) sind in praktischen Anwendungen nicht sinnvoll. Vorteilhafterweise werden solche bei der Programmierung der Anlage z. B. von einem Wizard bzw. in einem Check erkannt und entsprechend behandelt (z. B. Ausgabe einer Fehlermeldung).
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Der Energieverwaltungskonzentrator ist zweckmäßigerweise auch zur Energieverwaltung der an einer untergeordneten Steuerung angeschlossenen Verbraucher eingerichtet. Alternativ wird dafür ein eigenes Energieverwaltungsprogramm auf der Steuerung ausgeführt.
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Zweckmäßigerweise meldet sich die untergeordnete Steuerung an der übergeordneten Steuerung an (teilt also ihr Vorhandensein mit) und übermittelt die Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation an diese, was als sog. Objektorientierung interpretiert werden kann. Alternativ sucht die übergeordnete Steuerung beispielsweise bei der Initialisierung und/oder regelmäßig nach untergeordneten Steuerungen (z. B. mittels sog. Broadcasts im Netzwerk) und fragt die Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation von der aufgefundenen untergeordneten Steuerung ab.
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Vorzugsweise ist die untergeordnete Steuerung dazu eingerichtet, im Energieverwaltungskonzentrator als Quelle der Energieverwaltung eine übergeordnete Energieverwaltungsinstanz oder eine lokale Energieverwaltungsinstanz in der untergeordneten Steuerung zu wählen. Dies erlaubt, flexibel zwischen lokaler Energieverwaltung und zentraler Energieverwaltung umschalten zu können, insbesondere auch bei einem Ausfall der zentralen Energieverwaltungs-Steuerung bzw. der Kommunikation zur zentralen Energieverwaltungs-Steuerung.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die erleichterte Programmierung einer erfindungsgemäßen Energieverwaltung. Die Programmierung geschieht üblicherweise mittels einer entsprechenden Software (”Programmierumgebung”) auf einem Programmiergerät (z. B. eine Anwendung unter Microsoft Windows oder Linux auf einem PC oder ein zugeschnittenes System). Herkömmliche Programmierwerkzeuge enthalten teilweise bereits Programmierrahmen (sog. ”Framework”) mit vordefiniertem Programmcode, um grundlegende Maschinenabläufe, wie beispielsweise Fehlererkennung und -reaktion, oder typische Maschinenbetriebsarten wie ”Initialisierung”, ”Automatik” für den Produktionsbetrieb und ”Manuell” zum manuellen Bewegen der Antriebe einfach umzusetzen. Vor diesem Hintergrund wird bspw. von der BoschRexroth AG als Programmierrahmen das sog. das Generic Application Template (GAT) bereitgestellt, welches die einfache und schnelle Entwicklung übersichtlicher Applikationen ermöglicht. Ausgehend von einem Programmrahmen entsprechend IEC61131-3 ermöglicht es zusammen mit einem dialogbasierten Wizard die einfache und schnelle Entwicklung von Applikationen. Es unterstützt auch die Besonderheiten von Motion-Applikationen, wie zum Beispiel die Handhabung von Achsen. Programmierrahmen stellen bspw. vordefinierte Zustandsautomaten und Schnittstellen zur Anpassung der Zustandsautomaten zur Verfügung, welche vom Anwender mittels einer dafür vorgesehenen Benutzeroberfläche (von der Anmelderin der sog. GAT-Wizard) hinzugefügt, entfernt und konfiguriert werden können. Hierbei sind die typischen Gemeinsamkeiten der Anwenderprogramme (wie z. B. Fehlerbehandlung, Achsbehandlung, Betriebsartenverwaltung oder Zustandsmaschinen) allgemeingültig gelöst. Durch die Programmiervorlage kann sich ein Programmierer des Anwenderprogramms auf die Besonderheiten seines Programms konzentrieren und muss nur noch die Programmiervorlage an den entsprechend vorgesehenen Stellen mit Programmcode ausfüllen. Hierbei wird er durch dialogbasierte Codegenerierung unterstützt, um beispielsweise neue Module oder Betriebsarten anzulegen und anzupassen. So kann in kurzer Zeit ein gut strukturiertes und übersichtliches Anwenderprogramm mit vorgetestetem Programmcode entstehen.
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Eine bevorzugte Programmiervorlage ist in der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2012 010 537.1 mit dem Titel ”Programmiervorlage für verteilte Anwenderprogramme” beschrieben, auf die hinsichtlich Details zu einer solchen Programmiervorlage verwiesen wird und deren Inhalt hiermit vollumfänglich zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Programmiervorlage einem Anwender über eine Assistenzoberfläche (auch englisch als „Wizard” bezeichnet) bereitgestellt wird, beispielsweise über dialogbasierte Codegenerierung. Die Assistenzoberfläche erleichtert einem Anwender die Erstellung und/oder Modifikation eines Anwendungsprogramms.
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Vorzugsweise ist die Programmiervorlage dazu eingerichtet, eine Wizardunterstützung für die Hierarchiekonfiguration der Energieverwaltungskonzentratoren und der zentralen Energieverwaltungsinstanz bereitzustellen. Vorzugsweise kann der Anwender mittels des Wizards eingeben, welche Steuerung die zentrale Energieverwaltungsinstanz beinhaltet und welche Steuerungen die Energieverwaltungskonzentratoren beinhalten. Der Wizard kennt vorzugsweise die steuerungsübergreifenden Zusammenhänge zwischen den Steuerungen. Aus diesen Informationen kann der Wizard automatisch vordefinierte Visualisierungen für die Energieverwaltungs-Bedienung bzw. Energieverwaltungs-Darstellung der Anlage an Leitständen erzeugen. Die Visualisierung stellt beispielsweise ein Anlagenübersichtsbild mit allen Verbrauchern/Konzentratoren und den Energieverwaltungsinformationen (Verbräuche, Energiemodi, ...) zur Verfügung. Mit diesem Übersichtsbild wird beispielsweise der aktuelle Zustand der Energieverwaltung angezeigt.
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Vorzugsweise ist die Programmiervorlage dazu eingerichtet, automatisch (z. B. mittels wizardgestützten Programmgenerators) ein Anwenderprogramm zu erstellen, bei dem eine Kommunikation zwischen der zentralen Energieverwaltungsinstanz und den dezentralen Energieverwaltungskonzentratoren automatisch ausgeführt wird. Auch die Konfiguration der Kommunikation kann mittels eines Wizards unterstützt werden, indem die Mechanismen des Austauschs der Energieverwaltungsinformationen von einem durch den Wizard gesteuerten (SPS-)Programmgenerator für den Anwender automatisch erstellt werden.
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Vorzugsweise ist die Programmiervorlage dazu eingerichtet, automatisch (z. B. mittels wizardgestützten Programmgenerators) ein Anwenderprogramm zu erstellen, bei dem HMI-Dialoge (Human Machine Interface, Mensch-Maschinen-Schnittstelle) zur Energieverwaltungsdiagnose Kenntnis von der Hierarchie haben und die Energieverwaltungsinformationen auch bis zum einzelnen Verbraucher darstellen/auflösen können. Bei einer Konzentration verliert man auf der zentralen Energieverwaltungs-Steuerung das Wissen über die Verbräuche und Energieverbrauchsmodi der einzelnen durch Konzentratoren verwalteten Verbraucher. Bei Kenntnis des Aufbaus der Hierarchie bzw. der Energieverwaltungs-Architektur können die Dialoge zur Energieverwaltung auf der Anlagenbedienung auch die einzelnen Energieverwaltungsinformationen jedes einzelnen Verbrauchers auflösen und somit die Transparenz bis zu jedem einzelnen Verbraucher darstellen, auch wenn dieser von der zentralen Energieverwaltungs-Steuerung nicht direkt „gesehen” werden kann. Hierzu ist es notwendig, dass die Energieverwaltungs-Konfigurationsdaten der HMI bekannt sind.
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Vorzugsweise ist die Programmiervorlage dazu eingerichtet, automatisch (z. B. mittels wizardgestützten Programmgenerators) ein Anwenderprogramm zu erstellen, bei dem die Kommunikation der Energieverwaltungskonzentratoren und der zentralen Energieverwaltungsinstanz überwacht wird und bei dem bei Ausfall der Kommunikation zentral und/oder dezentral jeweils hinterlegte Reaktionen ausgeführt werden. Im Falle des Ausfalls der Kommunikation zwischen zentraler Energieverwaltungs-Steuerung (auf der die zentrale Energieverwaltungsinstanz ausgeführt wird) und den dezentralen Steuerungen (auf denen die Energieverwaltungskonzentratoren ausgeführt werden) kann eine gesonderte (Fehler-)Reaktion erfolgen. Beispielsweise kann dezentral autark in einen vorgegebenen Energiemodus geschaltet werden, um den Betrieb der Anlage (mit verringerten Energiesparmöglichkeiten) aufrechterhalten zu können. Ansonsten könnte es auftreten, dass ein Verbraucher dezentral in einen niedrigen Energiemodus, der nicht für eine Produktion geeignet ist, geschaltet wurde, und nach einem Ausfall der Energieverwaltungs-Kommunikation mit der Anlage nicht mehr produziert werden kann. Beispielsweise können auch die nach einem Kommunikationsausfall noch erreichbaren Verbraucher in einen besonders energiesparenden Energiemodus geschaltet werden, wenn keine Produktion ohne fehlerfreie Energieverwaltungs-Kommunikation durchgeführt werden soll.
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Insbesondere die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch eine Anlage mit einer übergeordneten und einer untergeordneten Steuerung.
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2 zeigt schematisch eine Anlage mit einer übergeordneten und einer untergeordneten Steuerung, bei der die Quelle der Energieverwaltung umschaltbar ist.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 wird in einem Blockdiagramm eine Anlage 100 umfassend zwei hier als SPS 110, 120 ausgebildete Steuerungen schematisch dargestellt. Die SPS sind über eine Kommunikationsverbindung 130, z. B. eine Feldbusverbindung (z. B. sercos) und/oder eine Ethernetverbindung, verbunden. Die SPS 110 ist als übergeordnete Steuerung eingerichtet und wird als Master bezeichnet. Die SPS 120 ist als untergeordnete Steuerung eingerichtet und wird als Slave bezeichnet
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Die Energieverwaltung der Anlage 100 wird durch ein Anwenderprogramm 200 ermöglicht, welches steuerungsübergreifend ausgeführt wird. In der SPS 110 wird eine zentrale Energieverwaltungsinstanz 210 ausgeführt, die Energieinformationen von Verbrauchern 300 empfängt und verarbeitet. Für jeden Verbraucher ist ein Anwenderprogrammteil 221, 222 in der Applikation 200 vorhanden, welches die Verbraucher-Energieverwaltungsinformationen, wie z. B. Energieverbrauch und Energiemodus, als Soll- und Istwerte mit der zentralen Energieverwaltungsinstanz 210 austauscht.
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Gemäß der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in der SPS 120 ein Energieverwaltungskonzentrator 220 ausgeführt, der Energieinformationen von Verbrauchern 400 empfängt und verarbeitet. Für jeden Verbraucher ist ein Anwenderprogrammteil 224, 225, 226 in der Applikation 200 vorhanden, welches die Verbraucher-Energieverwaltungsinformationen, wie z. B. Energieverbrauch und Energiemodus, als Soll- und Istwerte mit dem Energieverwaltungskonzentrator 220 austauscht. Der Energieverwaltungskonzentrator 220 bestimmt aus den einzelnen Verbraucher-Energieverwaltungsinformationen eine Steuerungs-Gesamt-Energieverwaltungsinformation und überträgt diese über die gestrichelt dargestellt logische Verbindung (diese ist physikalisch über 130 realisiert) an die übergeordnete Steuerung 110, wobei diese für die Kommunikation ein entsprechend eingerichtetes Anwenderprogrammteil 223 aufweist. Das Anwenderprogrammteil 223 erscheint für die zentrale Energieverwaltungsinstanz 210 wie eines der Anwenderprogrammteil 221, 222 für einen lokalen Verbraucher.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Energieverwaltungskonzentrator 220 hier dazu eingerichtet, zwischen der übergeordneten Energieverwaltung und einer lokalen Energieverwaltung, welche in einer dezentralen Energieverwaltungsinstanz 230 durchgeführt wird, umzuschalten. Dies ist bei einem Ausfall der zentralen Energieverwaltungs-Steuerung bzw. der Kommunikation zur zentralen Energieverwaltungs-Steuerung besonders vorteilhaft.
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Die Verbraucher 300, 400 umfassen schematisch durch Kreise angedeutete Sensoren und schematisch durch Schalter angedeutete Aktoren sowie schematisch durch Blöcke angedeutete energieverbrauchende Aggregate, wie z. B. Antriebe (Elektromotoren).
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In 2 ist schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Programmiervorlage 30A gezeigt, mit der ein auf den zwei speicherprogrammierbaren Steuerungen 110 und 120 verteiltes Anwendungsprogramm erstellt werden kann. Diese Steuerungen haben jeweils Ein- und/Ausgänge 101, 111 und sind durch das Kommunikationsnetzwerk 130 miteinander verbunden.
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Die Programmiervorlage 30A ist als zweiteilig mit Teilen 310A und 320A dargestellt. Der Teil 310A umfasst Elemente, die nach dem Ausprogrammieren des Anwendungsprogramms als dessen Teil 310B über die Datenleitung 15 an die speicherprogrammierbare Steuerung 110 übertragen und von dieser ausgeführt werden. Analog umfasst der Teil 320A Elemente, die als Anwendungsprogrammteil 320B an die speicherprogrammierbare Steuerung 120 übermittelt und von dieser ausgeführt werden.
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Die Programmiervorlagenteile 310A und 320A umfassen je eine Betriebsartenverwaltung 311 bzw. 321 zur Koordination der programmierbaren Module 313A und 314A bzw. 323A, 324A, 325A (bzw. auf Steuerungsseite für die Anwenderprogrammteile 310B und 320B zur Koordination der programmierten Module 313B, 314B bzw. 323B, 324B, 325B) im Hinblick auf Betriebsarten der zu steuernden Maschine(n).
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Die programmierbaren Module 313A, 314A, 323A, 324A und 325A sind durch eine logische Kommunikationsverbindung 33 miteinander verbunden. Diese Kommunikationsverbindung umfasst im Programmiervorlagenteil 310A ein Mastermodul 312 und im Programmiervorlagenteil 320A ein Slavemodul 322. Das Mastermodul 312 ist dazu eingerichtet, auf der speicherprogrammierbaren Steuerung 110 zu operieren, wohingegen das Slavemodul 322 dazu eingerichtet ist, auf der speicherprogrammierbaren Steuerung 120 zu operieren. Dabei können Mastermodul und Slavemodul die oben beschriebenen Aufgaben übernehmen und über das Kommunikationsnetzwerk 130, das für die Realisierung der logischen Kommunikationsverbindung 33 auf den Steuerungen genutzt werden kann, miteinander kommunizieren. Auf diese Weise kann ein mit der Programmiervorlage 30A erstelltes Anwendungsprogramm in Teilen 310B und 320B auf die Steuerungen 110 und 120 verteilt werden und dort koordiniert ausgeführt werden.
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Vorzugsweise wird das Slavemodul 322 als Bestandteil des Energieverwaltungskonzentrators 220 realisiert und das Mastermodul 312 als Bestandteil des Anwenderprogrammteils 223.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009054829 A1 [0002]
- DE 102012010537 [0029]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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