DE102012213063A1 - Control device for a process and / or manufacturing plant - Google Patents

Control device for a process and / or manufacturing plant

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DE102012213063A1
DE102012213063A1 DE102012213063.2A DE102012213063A DE102012213063A1 DE 102012213063 A1 DE102012213063 A1 DE 102012213063A1 DE 102012213063 A DE102012213063 A DE 102012213063A DE 102012213063 A1 DE102012213063 A1 DE 102012213063A1
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DE
Germany
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process
plant
control device
energy
component
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DE102012213063.2A
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German (de)
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Dominic Buchstaller
Jörg Hassel
Johannes Reinschke
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (12) für eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage (14) mit einem Signaleingang zum Empfangen von zumindest einer Kenngröße (d2, d3) von zumindest einer Komponente (34) der Prozess- und/oder Fertigungsanlage (14), und einem Hauptprozessor (16), der einen Speicher aufweist, auf dem eine vorbestimmte Automatisierungsvorschrift gespeichert ist, wobei die Steuervorrichtung (12) eine Energieüberwachungseinrichtung (24) zum Erfassen zumindest eines Energieverbrauchswerts (d1) der zumindest einen Komponente (34) umfasst, und The invention relates to a control device (12) for a process and / or production system (14) having a signal input for receiving at least one characteristic variable (d2, d3) of at least one component (34) of the process and / or production plant (14) and a main processor (16) having a memory in which a predetermined automation rule is stored, said control device (12) includes a power monitoring device (24) for detecting at least one energy consumption value (d1) at least one component (34), and
– der Hauptprozessor (16) dazu ausgebildet ist, während eines Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage (14) anhand der Automatisierungsvorschrift, der Kenngröße (d2, d3) und eines mittels der Energieüberwachungseinrichtung (24) an zumindest einem Zeitpunkt vor dem Betrieb der Prozess- und/oder Fertigungsanlage (14) erfassten Energieverbrauchswerts (d1) ein Modell für die Prozess- und/oder Fertigungsanlage (14) zu ermitteln. - the main processor (16) is adapted, during operation of the process and / or production system (14) based on the automation provision of the characteristic variable (d2, d3) and a means of the energy monitoring means (24) at at least one time prior to the operation of the process and / or production system (14) detected power consumption value (d1) to determine a model for the process and / or production line (14).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage. The present invention relates to a control device for a process and / or manufacturing facility. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage. Moreover, the present invention relates to a process and / or production facility. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage. Finally, the present invention relates to a method of operating a process and / or production facility.
  • Steuervorrichtungen für Prozess- und/oder Fertigungsanlagen sind beispielsweise von dem Unternehmen Siemens unter dem Produktnamen „SIMATIC S7“ bekannt. Control devices for process and / or manufacturing facilities are known for example from the company Siemens under the product name "SIMATIC S7". Steuervorrichtungen dieser Art ermöglichen es, Betriebsgrößen einzelner Komponenten einer Anlage einzuregeln, also beispielsweise von Förderbändern, Abfüllanlagen oder Walzen, oder auch die Komponenten bzw. Aggregate selbst zu schalten, um sie beispielsweise immer dann abzuschalten, wenn sie nicht benötigt werden. Control devices of this type make it possible to regulate farm sizes of individual components of a system, ie for example of conveyor belts, filling systems or rolling, or to switch the components or aggregates themselves to turn it off, for example, whenever they are not needed. Die Steuervorrichtung einer solchen Anlage kann über einen externen Kommunikationsbus, beispielsweise gemäß dem Standard Profinet mit der Peripherie verbunden sein, also mit den Steuereinheiten der Aggregate selbst oder mit Sensor- und Stelleinheiten an der Anlage. The control device of such a plant may be connected via an external communication bus, for example, according to the standard Profinet to the periphery, ie with the control units of the aggregates themselves or with sensors and actuators on the plant. Über den externen Kommunikationsbus empfängt die Steuervorrichtung dann die Eingangssignale betreffend momentane Kenngrößen der Anlage. Via the external communication bus, the control device then receives the input signals on current parameters of the system. Diese Eingangssignale können beispielsweise Messsignale der Sensoreinheiten sein. These inputs can be for example measurement signals of the sensor units. Andere Betriebsgrößen sind die Zustandsgrößen der einzelnen Komponenten, die von deren Steuereinheiten ebenfalls über den Kommunikationsbus an die Steuervorrichtung übertragen werden können. Other operating variables are the state quantities of the individual components, which may also be transmitted from the control units via the communication bus to the control device.
  • Für eine wirtschaftliche und optimierte Energiebetriebsführung von Prozess- und/oder Fertigungsanlagen sind Energiemanagement-Lösungen wie B.Data von der Firma Siemens bekannt. For economical and optimized energy management of process and / or manufacturing facilities energy management solutions such as B.Data by Siemens are known. Diese Lösungen fokussieren bzw. beschränken sich derzeit auf die Visualisierung und automatische Dokumentation bzw. die Report-Erstellung von Energieströmen. These solutions focus or are currently limited to the visualization and automatic documentation or report generation of energy flows. Dies kann auch die Umrechnung in entsprechende Kennzahlen, wie den CO 2 -Ausstoß, einschließen. This may include 2 emissions, and the conversion into corresponding measures, such as CO. Einfache Energieverbrauchsvorhersagen als Grundlage für einen optimierten Energieeinkauf können ebenfalls mit Energiemanagement-Lösungen wie B.Data berechnet werden. Simple energy consumption forecasts as the basis for optimized power purchasing can also be calculated with energy management solutions such as B.Data. Geeignete Lösungen, mit denen online eine Energieverbrauchsoptimierung durchgeführt werden kann, sind derzeit nicht bekannt. Suitable solutions to an energy consumption optimization can be conducted online, is currently unknown.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage energieeffizienter zu betreiben. It is an object of the present invention to provide a process and / or production plant to operate more energy efficient.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage gemäß Patentanspruch 8 gelöst. This object is achieved by a control apparatus according to claim 1 and by a process and / or production plant according to claim. 8 In gleicher Weise wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. In the same manner the object is achieved by a method having the features of patent claim 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous further developments of the present invention are given in the subclaims.
  • Die Erfindungsgemäße Steuervorrichtung für eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage umfasst einen Signaleingang zum Empfangen von zumindest einer Kenngröße von zumindest einer Komponente der Prozess- und/oder Fertigungsanlage, und einen Hauptprozessor, der einen Speicher aufweist, auf dem eine vorbestimmte Automatisierungsvorschrift gespeichert ist, wobei die Steuervorrichtung eine Energieüberwachungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines Energieverbrauchswerts der zumindest einen Komponente umfasst, und der Hauptprozessor dazu ausgebildet ist, während eines Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage anhand der Automatisierungsvorschrift, der Kenngröße und eines mittels der Energieüberwachungseinrichtung an zumindest einem Zeitpunkt vor dem Betrieb der Prozess- und/oder Fertigungsanlage erfassten Energieverbrauchswerts ein Modell für die Prozess- und/oder Fertigungsanlage zu ermitteln. The control device according to the invention for a process and / or production line comprises a signal input for receiving at least one characteristic of at least one component of the process and / or production line, and a main processor having a memory in which a predetermined automation rule is stored, wherein the control device, a power monitoring means for detecting at least one energy consumption value of the at least one component, and the main processor is configured to, during operation of the process and / or manufacturing facility on the basis of automation provision of the characteristic variable, and a means of the energy monitoring means at at least one point in time before the operation process and / or manufacturing plant energy consumption value acquired to determine a model for the process and / or manufacturing facility.
  • Die Steuervorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung mit dem Hauptprozessor und dem Koprozessor. The control device comprises a control device with the main processor and the coprocessor. Die Steuereinrichtung kann die Kenngrößen bzw. Betriebsgrößen der Komponenten bzw. Aggregate der Prozess- und/oder Fertigungsanlage erfassen. The control means may detect the characteristics or operating parameters of the components or units of the process and / or production facility. Die Kenngrößen können prozessrelevante Daten oder Messwerte der einzelnen Komponenten beinhalten. The parameters can include process-relevant data or measured values ​​of the individual components. Zusätzlich umfasst die Steuervorrichtung eine Energieüberwachungseinrichtung, mit der der Energieverbrauch der einzelnen Komponenten erfasst werden kann. In addition, the control device includes a power monitoring device, with which the power consumption of the individual components can be detected. Die zusätzliche Energieüberwachungseinrichtung kann dabei durch die bereits beschriebene Energiemanagement-Lösungen B.Data gebildet sein. The additional energy monitoring device can be formed by the already described energy management solutions B.Data. Eine entsprechende Automatisierungsvorschrift bzw. eine Grundkonfiguration kann über eine Engineering-Station eingegeben werden. A corresponding automation rule or a basic configuration can be entered via an engineering station.
  • Der Hauptprozessor erfasst die eingegebene Grundkonfiguration, die Kenngrößen und zurückliegende Energieverbrauchswerte und erstellt daraus ein aktuelles dynamisches Modell der Anlage. The main processor detects the inputted basic configuration, the characteristic values ​​and past values ​​of energy consumption and creates a current dynamic model of the plant. Beispielsweise kann auf der Engineering-Station ein vom Hersteller angegebenes Energieverbrauchsprofil für die jeweilige Komponente ausgewählt werden. For example, a specified by the manufacturer energy usage profile for each component can be selected on the engineering station. Mit der Steuervorrichtung kann das Modell der Prozess- und/oder Fertigungsanlage basierend auf der Grundkonfiguration so angepasst werden, dass es mit den erfassten Kenngrößen übereinstimmt. With the control device, the model of the process and / or manufacturing facility can be on the basic configuration adjusted based so that it coincides with the acquired characteristics. Die Steuervorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie auf einfache Weise in ein vorhandenes Prozessleitsystem einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage integriert werden kann. The control device has the advantage that it can be easily integrated into an existing process control system of a process and / or manufacturing facility.
  • Bevorzugt weist die Steuervorrichtung einen Koprozessor mit einer Mehrzahl von Rechenkernen zum parallelen Berechnen zumindest einer Stellgröße für die zumindest eine Komponente in Abhängigkeit von der Kenngröße und der Automatisierungsvorschrift auf und der Hauptprozessor steuert den Koprozessor zur Berechnung der zumindest einen Stellgröße in Abhängigkeit von dem Modell der Prozess- und/oder Fertigungsanlage und einem vorbestimmten Optimierungskriterium an. Preferably, the control device includes a coprocessor having a plurality of cores for parallel calculating at least one manipulated variable for the at least one component as a function of the characteristic size and the automation provision and the main processor controls the coprocessor to compute the at least one manipulated variable as a function of the model of the process - and / or manufacturing plant and a predetermined optimization criterion.
  • Eine Steuervorrichtung, die einen Hauptprozessor und eine Koprozessor mit mehreren Rechenkernen aufweist, ist aus der Patentanmeldung der Anmelderin mit dem internen Zeichen 201129202 bekannt. A control device having a main processor and a coprocessor with multiple cores is known from the patent application of the applicant with the internal character 201129202nd Mit einem Rechenkern ist hierbei im Unterschied zu einem vollwertigen Prozessor, und insbesondere einem Prozessorkern, gemeint, dass es sich um eine elektronische Schaltung handelt, die ausschließlich zum Durchführen einer begrenzten Anzahl arithmetischer Operationen eingerichtet ist. With a calculation engine is here, in contrast to a full processor, and more particularly to a processor core, meaning that it is an electronic circuit which is exclusively adapted to perform a limited number of arithmetic operations. Mit dem Hauptprozessor können die Eingangssignale der Komponenten der Prozess- und/oder Fertigungsanlage empfangen werden. With the main processor, the input signals of the components of the process and / or manufacturing facility can be received. Diese können in einem Speicher für den Koprozessor so gespeichert werden, dass die Rechenkerne die gespeicherten Signale verarbeiten können. These can be stored in a memory for the co-processor so that the cores can process the stored signals. Die eigentliche Verarbeitung der Eingangssignale, die zum Erzeugen der Stellsignale oder zumindest zu Zwischengrößen für eine weitere Berechnung der Stellsignale führt, wird also durch die Rechenkerne der Koprozessoren erledigt. The actual processing of the input signals, which leads to the generation of the control signals or at least intermediate sizes for further calculation of the output signals, that is done by the processor cores of the coprocessors. Der Hauptprozessor ist nur zum Koordinieren der Berechnungen und gegebenenfalls zum Berechnen der Stellsignale aus den Zwischengrößen nötig, was beides eine verhältnismäßig geringe Rechenleistung erfordert. The main processor is only required to coordinate the calculations and, where appropriate, for calculating the control signals from the intermediate sizes, which requires both a relatively low computing power. So ist es z. Thus it is. B. möglich, einen Koprozessor mit 16 oder mehr Rechenkernen, insbesondere mit mehr als 100 Rechenkernen, mit einem diesen Koprozessor steuernden Hauptprozessor in der Steuervorrichtung bereitzustellen. B. possible to provide a coprocessor having 16 or more cores, in particular with more than 100 cores, with these coprocessor controlling the main processor in the control device. Auf dem Hauptprozessor kann ein Echtzeit-Betriebssystem zu Ablauf gebracht werden. On the main processor, a real-time operating system can be brought to the end. Der Hauptprozessor versorgt den Koprozessor mit Rechenaufgaben. The main processor supplies the coprocessor arithmetic problems.
  • In einer Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, die zumindest eine Stellgröße mit dem Koprozessor zusätzlich in Abhängigkeit von einem mittels der Energieüberwachungseinrichtung während des Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage erfassten Energieverbrauchswerts zu berechnen. In one embodiment, the control device is adapted to calculate at least one manipulated variable with the coprocessor additionally in dependence on a detected by means of the energy monitoring means during operation of the process and / or production facility power consumption value. Aus dem Modell für die Anlage, dem Optimierungskriterium, den aktuellen prozessrelevanten Daten bzw. den Kenngrößen und den aktuellen Energieverbrauchswerten kann die Steuervorrichtung eine Stellgröße bzw. ein Ergebnis bestimmen. From the model for the plant, the optimization criterion, the current process-relevant data and the characteristic quantities and the current energy consumption value, the control device may determine a manipulated variable or a result. Das vorliegende Energiemanagement-Problem umfasst das online erfasste Modell der Prozess- und/oder Fertigungsanlage und eine Optimierungskriterium bzw. ein Optimierungsziel. This power management problem involves collected online model of the process and / or manufacturing facility and an optimization criterion and an optimization goal. Mit dem Hauptprozessor werden die Daten auf Basis der Zielhardware entsprechen bearbeitet. With the main processor processes the data correspond based on the target hardware. Beispielsweise ist für die Berechnung auf den Rechenkernen eine entsprechende Formulierung des Problems in Form von adäquaten Datenstrukturen. For example, an appropriate formulation of the problem in the form of appropriate data structures for the calculation on the cores. Die Steuervorrichtung kann ein mathematisches Optimierungsverfahren verwenden, um den energetisch optimalen Betriebszustand der einzelnen Komponenten der Anlage zu bestimmen. The control device may use a mathematical optimization procedure to determine the energetically optimal operating condition of the individual components of the system.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, die zumindest eine Stellgröße an die zumindest eine Komponente zu übertragen. In another embodiment, the control device is adapted to transmit the at least one manipulated variable to the at least one component. Die Steuervorrichtung bzw. ein Signalausgang der Steuervorrichtung kann mit dem Prozessautomatisierungssystems der Anlage derart gekoppelt sein, dass die von der Steuereinrichtung berechnet energetisch optimale Betriebszustand vom Prozessautomatisierungssystem automatisch eingestellt werden kann. The control device and a signal output of the control device can be coupled to the process automation system of the plant such that the calculated by the control device energetically optimal operation status can be set automatically by the process automation system. Die Steuervorrichtung kann im Fall eines kleineren Elektroenergieverbrauchers, der aus mehreren Aggregaten oder Komponenten besteht, die Aggregate bzw. Komponenten direkt, beispielsweise durch Setzen von Sollwerten oder Grenzwerten bezüglich des Energieverbrauchs oder der Leistungsaufnahme, steuern. The controller may in case of a smaller electric energy consumer, which consists of several units or components units or components directly control, for example by setting desired values ​​or limits with respect to energy consumption or power consumption.
  • Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, das zumindest eine Steuersignal an eine Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung der Prozess- und/oder Fertigungsanlage zu übertragen. Alternatively or additionally, the control device is adapted to transmit the at least one control signal to a display and / or operating means of the process and / or production facility. Wenn die Prozess- und/oder Fertigungsanlage beispielsweise als Industrieanlage ausgebildet ist, kann einem Anlagenfahrer bzw. einer Bedienperson so der energetisch optimale Betriebszustand der Anlage angezeigt werden. When the process and / or production line is designed for example as an industrial plant, a plant operator or an operator as the energetically optimum operation condition of the plant can be displayed. Der Anlagenfahrer kann die Anlage dann per Hand einstellen. The plant operator can then adjust by hand the plant.
  • In einer Ausführungsform ist der Koprozessor dazu ausgebildet, die zumindest eine Stellgröße zusätzlich in Abhängigkeit von einem für einen vorbestimmten Zeitraum vorgegebenen Energieverbrauch der Prozess- und/oder Fertigungsanlage, von einem vorbestimmten Durchsatz der Prozess- und/oder Fertigungsanlage und/oder von einer Auslastung der zumindest einen Komponente zu berechnen. In one embodiment, the co-processor is adapted to at least addition of a manipulated variable in response to a predetermined for a predetermined period of energy consumption of the process and / or production line, from a predetermined throughput of the process and / or production facility and / or from a workload at least to calculate a component. Im dem Optimierungskriterium kann als Nebenbedingung berücksichtigt werden, dass ein Energieverbrauch der Anlage beispielsweise in einem Zeitraum von 15 Minuten nicht überschritten wird. In the optimization criterion can be considered as a constraint that an energy consumption of the plant, for example, in a period of 15 minutes is not exceeded. Weiterhin kann in dem Optimierungskriterium die Energieeffizienz oder die Durchsatzsteigerung berücksichtigt werden. Further, in the optimization criterion energy efficiency or the throughput increase can be considered. Somit kann die Prozess- und/oder Fertigungsanlage je nach Anwendungsfall optimal betrieben werden. Thus, the process and / or manufacturing facility can be operated optimally depending on the application.
  • Bevorzugt sind die Rechenkerne des Koprozessors jeweils als FPGA und/oder GPU ausgebildet. the cores of the coprocessor are preferably each formed as FPGA and / or GPU. Die Steuereinrichtung kann als massiv parallele Recheneinheit kann als FPGA- oder GPU-Board ausgebildet sein. The control device can can be used as massively parallel computing unit as a FPGA or GPU board be formed. Der Koprozessor kann dabei mehrere hundert bis mehrere tausend Rechenkerne aufweisen, wobei die Rechenkerne jeweils Zugriff auf einen Speicher von mehreren 100 Kilobyte bis mehreren Megabyte haben können. The coprocessor can in this case have several hundred to several thousand cores, wherein the cores can each have access to a memory of more than 100 kilobytes to several megabytes.
  • Für die Steuervorrichtung als massiv parallele Recheneinheit gibt es zwei hardwaretechnische Realisierungsmöglichkeiten. For the control device as a massively parallel processing unit, there are two hardware technical implementation options. Zum einen kann die Steuervorrichtung als Einschubmodul für ein Prozessautomatisierungssystem ausgebildet sein. First, the control device can be designed as a plug-in module for a process automation system. Dies ermöglicht eine auf das Industrieumfeld ausgelegte Hardwarelösung und damit eine schnellere, sicherere und zuverlässigere Datenkommunikation mit dem Prozessautomatisierungssystem. This allows a designed for industrial environments hardware solution and a faster, more secure and reliable data communication with the process automation system. Zum anderen kann die Steuervorrichtung als Einschubmodul für einen Industrie-PC, der über eine OPC-Schnittstelle an das Prozessautomatisierungssystem angekoppelt ist, ausgebildet sein. On the other hand, the control device can be designed as plug-in module for an industrial PC, which is connected via an OPC interface to the process automation system. Damit kann eine kostengünstigere Hardware-Entwicklung ermöglicht werden, da auf aktuelle Grafikkarten zurückgegriffen werden kann, die als Massenprodukt am Markt vorhanden sind. This makes it possible enables a more cost-effective hardware development, as it can be made of current graphics cards are available as a mass product on the market.
  • Die erfindungsgemäße Prozess- und/oder Fertigungsanlage umfasst die zuvor beschriebene Steuervorrichtung. The process according to the invention and / or manufacturing facility includes the control device described above. In einer Ausführungsform ist die Prozess- und/oder Fertigungsanlage als Tankstelle für Elektrofahrzeuge ausgebildet. In one embodiment, the process and / or production facility is designed as a station for electric vehicles. Dabei können die Komponenten der Anlage durch die einzelnen Ladepunkte bzw. durch die diese Ladepunkte speisenden Umrichter gebildet sein. The components of the system may be formed by the individual charging points or charging by this points feeding converter. Als Optimierungskriterium kann hierbei die maximale Netzanschlussleistung der Tankstelle berücksichtigt werden. As optimization criterion, the maximum power supply capacity of the gas station can here be considered.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage umfasst das Empfangen von zumindest einer Kenngröße von zumindest einer Komponente der Prozess- und/oder Fertigungsanlage, das Speichern einer vorbestimmte Automatisierungsvorschrift auf einem Speicher eines Hauptprozessors der Steuervorrichtung, das Erfassen zumindest eines Energieverbrauchswerts der zumindest einen Komponente mittels einer Energieüberwachungseinrichtung der Steuervorrichtung und das Ermitteln eines Modells für die Prozess- und/oder Fertigungsanlage mittels des Hauptprozessors während eines Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage anhand der Automatisierungsvorschrift, der Kenngröße und eines mittels der Energieüberwachungseinrichtung an zumindest einem Zeitpunkt vor dem Betrieb der Prozess- und/oder Fertigungsanlage erfassten Energieverbrauchswerts. The inventive method for operating a process and / or production system includes receiving at least one characteristic of at least one component of the process and / or production plant, storing a predetermined automation provision to a memory of a main processor of the control device, detecting at least one energy consumption value of the at least one component by means of a power monitoring device to the control device and determining a model for the process and / or production plant by means of the main processor during operation of the process and / or manufacturing facility on the basis of automation provision of the characteristic variable, and a means of the energy monitoring means at at least one time prior to the operation of the process and / or production system detected power consumption value.
  • Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen können in gleicher Weise auf die erfindungsgemäße Prozess- und/oder Fertigungsanlage und das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. The advantages and developments described above in connection with the inventive control device can be transferred equally to the inventive process and / or manufacturing facility and the inventive method.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Dabei zeigen: They show:
  • 1 1 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage; a schematic representation of a control device of a process and / or production facility;
  • 2 2 eine schematische Darstellung einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage; a schematic representation of a process and / or production facility;
  • 3 3 eine schematische Darstellung einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage in einer weiteren Ausführungsform; a schematic representation of a process and / or production line in a further embodiment; und and
  • 4 4 eine schematische Darstellung einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage eines Elektrostahlwerks. a schematic representation of a process and / or manufacturing plant of an electric steel plant.
  • Die nachfolgen näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The closer follow-described embodiments represent preferred embodiments of the present invention.
  • 1 1 zeigt eine Steuereinrichtung shows a controller 10 10 einer Steuervorrichtung a control device 12 12 einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage a process and / or manufacturing plant 14 14 in einer schematischen Darstellung. in a schematic representation. Die Steuereinrichtung The controller 10 10 umfasst einen Hauptprozessor includes a main processor 16 16 und einen Koprozessor and a coprocessor 18 18 . , Der hier nur schematisch dargestellt Koprozessor The coprocessor shown only schematically here 18 18 umfasst eine Mehrzahl von Rechenkernen. includes a plurality of cores. Die einzelnen Rechenkerne können dabei als Grafikprozessor (Graphics Processing Unit – GPU) oder als FPGA (Field Programmable Gate Array) ausgebildet sein. The individual cores can thereby as a graphics processor - be designed graphics processing unit (GPU) or FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • 2 2 zeigt eine Anlage shows a plant 14 14 , die eine Fertigungsanlage, eine Prozessanlage oder auch eine Kombination daraus sein kann. Which can be a manufacturing plant, a process plant or a combination thereof. Bei der Anlage kann es sich beispielsweise um ein Walzwerk und eine zugehörige Behandlungslinie, eine Anlage zum Verarbeiten von Lebensmitteln und Getränken, eine Papier- und Zellstoff-Fabrik, ein Kraftwerk, einen Industrieofen, eine Zement-Fabrik, eine Chemieanlage oder eine Raffinerie oder eine petrochemische Anlage handeln. At installation, it may be for example a rolling mill and an associated treatment line, a plant for processing of foods and beverages, a pulp and paper factory, a power plant, an industrial furnace, a cement factory, a chemical plant or a refinery, or a act petrochemical plant.
  • Die Prozess- und/oder Fertigungsanlage The process and / or manufacturing plant 14 14 umfasst mehrere Komponenten includes a plurality of components 34 34 , wobei jede der Komponenten Wherein each of the components 34 34 zumindest einen Prozessschritt durchführen kann. can carry out at least one process step. In einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage In a process and / or manufacturing plant 14 14 finden sich üblicherweise mehrere Hierarchieebenen der Prozesssteuerung und Automatisierung. commonly found several hierarchical levels of process control and automation. In einer Prozessplanungseinrichtung In a process scheduler 20 20 , die auch als Management Execution System bezeichnet wird, wird die Produktionsreihenfolge bzw. der konkrete Produktionsplan festgelegt. Which is also known as Management Execution System, the production sequence and the specific production plan is determined. Der Produktionsplan wird dann an eine Leiteinrichtung The production plan is then sent to a guide device 22 22 der Prozess- und/oder Fertigungsanlage process and / or manufacturing plant 14 14 übergeben, die die Aufgabe hat, den Prozess so zu steuern, dass die im Produktionsplan festgelegten Produkte in der richtigen Reihenfolge zur richtigen Zeit mit der richtigen Qualität produziert werden. passed that has the task to control the process so that the laid down in the production plan products are produced in the right order at the right time with the right quality. Die Leiteinrichtung the guide 22 22 beinhaltet die Prozessautomatisierung und die Basisautomatisierung. includes the process automation and the basic automation. Die Prozessautomatisierung erfasst dabei die Kenngrößen der Prozess- und/oder Fertigungsanlage Process automation records the parameters of the process and / or manufacturing plant 14 14 . ,
  • Die Kenngrößen können den Bearbeitungsfortschritt, Störungen oder dergleichen umfassen. The parameters may include the processing progress, noise or the like. Dabei werden auch die Funktionen Betriebsdatenerfassung und Maschinendatenerfassung berücksichtigt. Here, the functions operating data and machine data collection be considered. Die Prozessautomatisierung reagiert mit entsprechenden Änderungen in der Prozesssteuerung dynamisch auf Abweichungen bei erfassten Kenngrößen von ihren Sollwerten. Process automation reacts with appropriate changes in the process control effort to variations in sensed parameters from their desired values.
  • Des Weiteren umfasst die Prozess- und/oder Fertigungsanlage Further comprises the process and / or manufacturing plant 14 14 die Steuervorrichtung the control device 12 12 , welche durch die Steuereinrichtung Which by the control means 10 10 und eine Energieüberwachungseinrichtung and an energy monitoring device 24 24 gebildet ist. is formed. Die Energieüberwachungseinrichtung The energy monitoring device 24 24 kann durch das System B.Data der Firma Siemens mit entsprechenden Erweiterungen gebildet sein. can be formed by the system B.Data Siemens with corresponding extensions. Die Energieüberwachungseinrichtung The energy monitoring device 24 24 erfasst zyklisch alle für die zur Lösung eines Energiemanagement-Problems relevanten Kenngrößen und/oder Energieverbrauchswerte d1 und gibt diese an die Steuereinrichtung acquired cyclically all of the relevant solution to the problem of an energy management characteristics and / or energy consumption values ​​d1 and outputs it to the control device 10 10 weiter. continue.
  • Die Energieüberwachungseinrichtung The energy monitoring device 24 24 kann eine Schnittstelle may interface 26 26 aufweisen, über die das Ziel des Energiemanagements bzw. der Energieoptimierung mittels der Steuereinrichtung , via which the objective of energy management and energy optimization by the control means 10 10 spezifiziert oder zumindest modifiziert werden kann. may be specified or at least modified. Die Schnittstelle the interface 26 26 kann eine Erweiterung zu dem System B.Data sein. may be an extension to the system B.Data. Zudem kann über die Schnittstelle Also can through the interface 26 26 die erzielte Energie- bzw. Energiekostenersparnis oder die Durchsatzsteigerung durch bessere Ausschöpfung des Energieverbrauchskontingents angezeigt und automatisch protokolliert und dokumentiert werden. the energy generated or energy cost saving, or the increase in throughput to be indicated by better exploitation of the energy quota and automatically recorded and documented. Statt der Schnittstelle Instead of the interface 26 26 der Energieüberwachungseinrichtung energy monitoring device 24 24 kann auch eine Schnittstelle can also interface 28 28 der Prozessplanungseinrichtung the process scheduler 20 20 oder eine Schnittstelle or an interface 30 30 der Leiteinrichtung verwendet werden. the guide can be used. Dies ist schematisch in This is shown schematically in 3 3 gezeigt. shown. Die Steuereinrichtung The controller 10 10 schickt die anzuzeigenden bzw. zu verarbeitenden Daten an die jeweilige Schnittstelle sent to be displayed, or data to be processed to the respective interface 26 26 , . 28 28 , . 30 30 . , Falls die Steuervorrichtung If the control device 12 12 für einen kleineren Elektroenergieverbraucher verwendet werden soll, können die zuvor beschriebenen existierenden und erweiterten Funktionen von B. Data auch in die Steuereinrichtung to be used for a smaller electric power consumers, the existing and advanced features as data described above can also be in the control means 10 10 integriert werden. to get integrated.
  • Die Steuervorrichtung The control device 12 12 übernimmt die Funktion einer Online-Modell- und Parameter-Identifikation. acts as an online model and parameter identification. Zunächst wird eine Grundfunktion k mittels einer Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung First, a basic function is k by means of a display and / or operating device 32 32 , die auch als Engineering-Station bezeichnet wird, bereitgestellt und an die Steuereinrichtung Which is also referred to as an engineering station, provided and to the control device 10 10 übertragen. transfer. Basierend auf dieser Grundfunktion k erfasst der Hauptprozessor Based on this basic function k detected in the main processor 16 16 der Steuereinrichtung the control device 10 10 die zurückliegenden Energieverbrauchswerte d1 und die Kenngrößen d2 und d3. the past energy consumption values ​​d1 and d2 and d3, the parameters. Die Kenngrößen d2 und d3 umfassen die prozessrelevanten Daten aus der Leiteinrichtung The parameters d2 and d3 the process-relevant data from the guiding means comprise 22 22 und der Prozessplanungseinrichtung and the process scheduler 20 20 . , Die Steuereinrichtung The controller 10 10 erstellt ein aktuelles dynamisches Modell der Prozess und/oder Fertigungsanlage creates an actual dynamic model of the process and / or manufacturing plant 14 14 . , Beispielsweise könnte mittels der Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung For example, by means of the display and / or operating device 32 32 ein vom Hersteller angegebenes Energieverbrauchsprofil für bestimmte der Komponenten a specified by the manufacturer for specific energy consumption profile of the components 34 34 ausgewählt werden. to be selected. Die Steuervorrichtung The control device 12 12 wird dann, basierend auf dieser Grundkonfiguration, das Energieverbrauchsprofil so anpassen, dass es zu den aufgenommenen Messdaten passt. then, based on this basic configuration, adjust the energy consumption profile so that it matches the recorded measurement data.
  • Des Weiteren kann mit der Steuervorrichtung Furthermore, the control device 12 12 eine Online-Synthese des zu lösenden Energiemanagement-Problems durchgeführt werden. online synthesis to be solved energy management problem be performed. Das Energiemanagement-Problem umfasst das Modell der Prozess- und/oder Fertigungsanlage The energy management problem includes the model of the process and / or manufacturing plant 14 14 und ein Optimierungskriterium p bzw. ein Optimierungsziel. and an optimization criterion and an optimization goal p. Das Energiemanagement-Problem wird von dem Hauptprozessor The energy management problem is from the main processor 16 16 derart aufbereitet, dass des von den parallelen Rechenkernen des Koprozessors recycled such that the coprocessor from the parallel cores 18 18 übergeben werden kann. can be passed. Die Aufbereitung umfasst die Erstellung einer effizienten Formulierung des Problems, auf deren Basis die Rechenkerne die Berechnung durchführen. The preparation includes the creation of an efficient formulation of the problem, based on which the cores to carry out the calculation. Wenn die Rechenkerne als GPU ausgebildet sind, ist beispielsweise eine entsprechende Formulierung des Problems in Form von adäquaten Datenstrukturen, wie Vektoren und Matrizen, und sogenannte „compute Kernel“ notwendig, die zur Laufzeit online erstellt werden. If the cores are designed as GPU, for example, is an appropriate formulation of the problem in the form of adequate data structures such as vectors and matrices, and so-called "compute kernel" necessary that are created at runtime online. Analoges gilt für die Ausführung der Rechenkerne als FPGA, bei der Datenstrukturen erstellt werden und eventuell auch die Konfiguration der FPGA online an das Problem angepasst werden. The same applies to the execution of the cores as FPGA, created during the data structures and possibly also the configuration of the FPGA online be adapted to the problem.
  • Schließlich wird mit der Steuervorrichtung Finally, with the control device 12 12 eine Online-Berechnung des Optimierungs- bzw. Energiemanagement-Problems durchgeführt. online calculation of optimization or energy management problem performed. Dabei wird basierend auf dem Modell der Prozess- und/oder Fertigungsanlage Here, based on the model of the process and / or manufacturing plant 14 14 , dem Optimierungskriterium p, aktuellen Energieverbrauchswerten d1 der Komponenten , The optimization criterion p, actual energy consumption values ​​d1 of the components 34 34 und den Kenngrößen d2 und d3 bzw. den aktuellen prozessrelevanten Daten aus der Prozessautomatisierung und der Prozessplanungseinrichtung and the characteristic values ​​d2 and d3 and the current process-relevant data from the process automation and process planning device 20 20 mittels der Steuereinrichtung by the controller 10 10 ein Ergebnis berechnet. calculates a result. Das Optimierungskriterium p wird von der Energieüberwachungseinrichtung The optimization criterion p is the energy monitoring device 24 24 an die Steuereinrichtung to the control device 10 10 übertragen. transfer. Auch die aktuellen Energieverbrauchswerte d1 werden von der Energieüberwachungseinrichtung The current energy consumption values ​​d1 are from the energy monitoring device 24 24 erfasst und an die Steuereinrichtung and transmitted to the control device 10 10 übertragen. transfer.
  • Das Ergebnis kann die optimale Produktionsreihenfolge beinhalten. The result may include the optimum production sequence. Zudem kann das Ergebnis eine optimale Schaltfolge der Komponenten In addition, the result of an optimal switching sequence of the components 34 34 enthalten, mit der ein vorgegebenes Energiekontingent nicht überschritten wird. included, with which a predetermined energy quota is not exceeded. Überdies kann das Ergebnis einen Produktionsplan umfassen, der den Anlagendurchsatz unter Beachtung eines vorgegebenen Energieverbrauchs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage Moreover, the result may comprise a production plan, the plant throughput in compliance with a predetermined energy consumption of the process and / or production plant 14 14 für einen vorgegebenen Zeitraum (beispielsweise 15 Minuten) maximiert. for a predetermined period (e.g., 15 minutes) is maximized. Alternativ dazu kann das Ergebnis einen Produktionsplan umfassen, der die Durchlaufzeit unter Beachtung des vorgegebenen Energieverbrauchs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage Alternatively, the result may comprise a production plan, the throughput time in compliance with the predetermined power consumption of the process and / or production plant 14 14 für einen vorgegebenen Zeitraum minimiert. minimized for a given period of time. In dem Ergebnis können auch alle zuvor erwähnten Optimierungsziele kombiniert sein. In the result, all optimization goals mentioned above can be combined.
  • In In 4 4 ist die Funktionsweise der Steuervorrichtung is the operation of the control device 12 12 einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage a process and / or manufacturing plant 14 14 am Beispiel eines Elektrostahlwerks dargestellt. illustrated by the example of an electric steel plant. Ein Elektrostahlwerk umfasst im einfachsten Fall einen Lichtbogenofen An electric steel plant comprising in the simplest case an arc furnace 36 36 zum Einschmelzen von Metall. for melting metal. Des Weiteren umfasst das Elektrostahlwerk einen Pfannenofen Furthermore, the electric steel plant includes a ladle furnace 38 38 für Legierungen. for alloys. Der flüssige Stahl, der vom Elektrostahlwerk produziert wird, kann direkt in einer nachgeschalteten Stranggussanlage The liquid steel, which is produced by the electric steel plant, can be directly in a subsequent continuous casting plant 40 40 verwendet werden. be used.
  • Um den Durchsatz zu erhöhen, werden jedoch in der Praxis die Komponenten To increase throughput, but in practice the components 34 34 eines Elektrostahlwerks mehrfach ausgelegt, die im Produktionsfluss parallel arbeiten. an electric steel plant designed with multiple operating in parallel in the production flow. Da die Stahlproduktion sehr energieintensiv ist, wird typischerweise mit einem Energieversorgungsunternehmen ein Volumenvertrag abgeschlossen, der eine bestimmte Menge an Energie pro 15-Minutenintervall abdeckt. Since the production of steel is very energy intensive, a volume typically contract is concluded with a power company, which covers a certain amount of energy per 15-minute interval. Wird diese vorher festgelegt Menge überschritten, werden hohe Überziehungsgebühren fällig. If this pre-determined amount is exceeded, high overdraft fees are due. Wird die Menge unterschritten, muss der Stahlwerksbetreiber trotzdem die festgelegte Energiemenge bezahlen. If the amount is not reached, the steel plant operators have to pay the specified amount of energy anyway. Es ist daher im Interesse des Betreibers des Elektrostahlwerks, die vorher ausgehandelte Energiemenge pro Zeit vollständig auszunutzen, aber keinesfalls zu überschreiten. It is therefore in the interest of the operator of the electric steel plant to exploit fully the previously negotiated amount of energy per time, but never exceed.
  • Das zugrundeliegende Energiemanagement-Problem gestaltet sich daher wie folgt: Das Ziel ist die maximale Ausnutzung des ausgehandelten 15-Minuten-Energiekontingents durch gezieltes Schalten von dominante Energieverbrauchern, wie der Lichtbogenöfen Therefore, the underlying energy management problem is as follows: The objective is the maximum utilization of the negotiated 15-minute energy quota by selective switching of dominant energy consumers, such as the electric arc furnaces 36 36 und/oder des Pfannenofens and / or the ladle furnace 38 38 . , Zudem soll die Durchlaufzeit minimiert werden. In addition, the turnaround time should be minimized. Des Weiteren sollen die folgenden Nebenbedingungen erfüllt werden: Die Reihenfolge der notwendigen Prozessschritte müssen der physikalischen Realität entsprechen. Furthermore, the following additional conditions to be met: The order of the necessary process steps must correspond to the physical reality. Die Übergangszeiten zwischen den Prozessschritten müssen in einem physikalisch realistischen, vorher festgelegten Bereich liegen. The transition times between the process steps must be in a physically realistic, predetermined range. Beispielsweise führt eine zu lange Übergangszeit zu einem zu großen Abkühlen der Schmelze. For example, too long a transition time results in too large a cooling of the melt. Zudem kann nicht mehr als eine bestimmte Menge Stahl pro Prozessschritt bearbeitet werden. In addition, can no longer be edited as a certain amount of steel per process step. Überdies muss die Stranggussanlage Moreover, the casting plant must 40 40 immer mit einer vorgegebenen Menge an Material versorgt werden. are always supplied with a predetermined amount of material. Schließlich darf die maximale elektrische Leistung nicht überschritten werden. Finally, the maximum electric power may not be exceeded.
  • Im Betrieb des Elektrostahlwerks wird mit der Energieüberwachungseinrichtung In the operation of the electric steel plant is the energy monitoring device 24 24 über ein Konfigurationsmodell das Energiemanagement-Problem, dass das Ziel und die Nebenbedingungen umfasst, spezifiziert und an den Hauptprozessor a configuration model, the energy management problem that the goal and the constraints includes specified and to the main processor 16 16 der Steuereinrichtung the control device 10 10 geschickt. cleverly. Außerdem wird auf Basis einer voreingestellten Automatisierungsaufgabe und vergangenen Prozessdaten ein aktuelles Modell für die Anlage, dh der Lichtbogenöfen In addition, based on a preset automation task and past process data for a current model of the plant, ie the arc furnaces 36 36 und des Pfannenofens and ladle furnace 38 38 , erstellt. , created. Ist wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Lichtbogenofen As in the present embodiment, the arc furnace 36 36 mehrfach vorhanden, so kann das Modell für den jeweiligen Lichtbogenofen more than once, the model for the respective arc furnace can 36 36 verschieden sein. to be different. Der Hauptprozessor The main processor 16 16 liest dann alle für die Berechnung notwendigen Informationen, die von der Energieüberwachungseinrichtung then reads all the information necessary for calculating information on the energy monitoring device 24 24 , der Prozessplanungseinrichtung , The process scheduler 20 20 und der Leiteinrichtung and the guide 22 22 an ihn übertragen wurden aus. were transferred from him. Diese Informationen können ein aktuelles Optimierungsziel, eine Prozessreihenfolge, eine aktuelle Belegung der Komponenten This information can be a current optimization goal, a process sequence, a current assignment of the components 34 34 , aktuelle Störungen, eine verfügbare Strommenge, aktuelle Prozesszeiten (wie lange wird eine Charge schon im Pfannenofen , Current disturbances, an available amount of power current processing times (as long as a batch is already in the ladle furnace 38 38 schon bearbeitet), einen momentanen Energieverbrauch und dergleichen umfassen. already edited) include a current power consumption and the like. Diese Informationen werden mit dem Hauptprozessor This information is to the main processor 16 16 zusammen mit einer entsprechenden Formulierung des Optimierungskriteriums p an die parallelen Rechenkerne des Koprozessors together with an appropriate formulation of the optimization criterion p parallel to the cores of the coprocessor 18 18 übergeben. to hand over.
  • Wenn die Berechnung abgeschlossen ist, wird das Ergebnis von dem Hauptprozessor When the calculation is completed, the result of the main processor 16 16 aus den parallelen Rechenkernen des Koprozessors from the parallel cores of the coprocessor 18 18 ausgelesen und als Stellgröße e an die Prozessplanungseinrichtung read and as a manipulated variable to the process e scheduler 20 20 geschickt. cleverly. Dieses Ergebnis beinhaltet konkrete Schaltzeiten für die Verbraucher und den zeitlichen Produktionsablauf, z. This result includes specific response times for consumers and the time production process, eg. B. die Zeitpunkte für Abstiche. As the dates for taps. Zudem beeinflussen die von einem Analgenfahrer auf Basis des Rechenergebnisses getroffenen Entscheidungen nun den weiteren Prozessablauf und führen zu einem neuen Betriebszustand der Prozess- und/oder Fertigungsanlage In addition, the decisions taken by a Analgenfahrer based on the calculation result now influence the further process flow and lead to a new operating state of the process and / or manufacturing plant 14 14 . , Dieser Analgenzustand wird dann nach einer bestimmten Zykluszeit durch das erneute Auslesen von den Informationen aus der Energieüberwachungseinrichtung This Analgenzustand is then after a certain time cycle by the re-reading of the information from the energy monitoring means 24 24 , der Prozessplanungseinrichtung , The process scheduler 20 20 und der Leiteinrichtung and the guide 22 22 seitens des Hauptprozessors the part of the main processor 16 16 erfasst und erneut verarbeitet. collected and reprocessed. Dieser zyklische Vorgang wird unendlich oft wiederholt. This cyclical process is repeated indefinitely.
  • Mathematisch lässt sich das beschriebene Energiemanagement-Problem im Elektrostahlwerk als „job-shop scheduling“-Problem formulieren. Mathematically formulated as "job-shop scheduling" problem described the energy management problem in the electric steel plant. Dieses Problem ist in der Literatur ein Standardproblem, welches eine Verallgemeinerung des Problems des Handelsreisenden darstellt. This problem is in the literature a standard problem, which is a generalization of the problem of the traveling salesman. Dieses Problem kann auf einfache bekannt Weise gelöst werden. This problem can be solved in a simple known manner. Das Problem gehört zur Klasse der NP-vollständigen Probleme, dh es ist extrem schwierig, das vorliegende Problem zu lösen und des bedarf sehr leistungsfähiger Rechenhardware. The problem belongs to the class of NP-complete problems, that it is extremely difficult to solve the problem at hand and requires very powerful computing hardware. Zu der Grundkomplexität kommt hinzu, dass das Rechenproblem in kurzer Zeit, z. Adding to the complexity is fundamental that the computational problem in a short time, eg. B. 5 Sekunden, online gelöst werden muss, um auf aktuelle Ereignisse im Prozess zeitnah reagieren zu können. , 5 seconds, has to be solved online in order to respond quickly to current events in the process. Diese Kombination aus einem komplexen Rechenproblem und hohen Anforderungen an die Realzeitfähigkeit der Energiemanagement-Lösung führt zu einem Rechenaufkommen, das nicht mit herkömmlichen Lösungen, z. This combination of a complex computing problem and high requirements for real-time capability of the energy management solution leads to a calculation volume, not with conventional solutions, z. B. einem PC mit Multicore-Prozessor, bewältigt werden kann. a PC with multi-core processor can be handled as. Daher ist es zwingend notwendig auf hoch parallele Rechenkerne, wie sie im Zusammenhang mit der der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung Therefore, it is imperative to highly parallel computing cores as they related to the control of the apparatus of the invention 12 12 beschrieben wurden, zurückzugreifen. described to fall back.

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) für eine Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) (For a process and / or manufacturing plant 14 14 ) mit – einem Signaleingang zum Empfangen von zumindest einer Kenngröße (d2, d3) von zumindest einer Komponente ( ) With - a signal input for receiving at least one characteristic value (d2, d3) of at least one component ( 34 34 ) der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) Of the process and / or manufacturing plant ( 14 14 ), und – einem Hauptprozessor ( ), And - (a main processor 16 16 ), der einen Speicher aufweist, auf dem eine vorbestimmte Automatisierungsvorschrift gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuervorrichtung ( ), Which has a memory in which a predetermined automation rule is stored, characterized in that - the control device ( 12 12 ) eine Energieüberwachungseinrichtung ( ) A power monitor ( 24 24 ) zum Erfassen zumindest eines Energieverbrauchswerts (d1) der zumindest einen Komponente ( for detecting at least one energy consumption value (d1) at least one component () 34 34 ) umfasst, und – der Hauptprozessor ( ), And - the main processor ( 16 16 ) dazu ausgebildet ist, während eines Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) Is adapted (during operation of the process and / or production plant 14 14 ) anhand der Automatisierungsvorschrift, der Kenngröße (d2, d3) und eines mittels der Energieüberwachungseinrichtung ( ) Based on the automation provision of the characteristic variable (d2, d3) and a (by means of the energy monitoring means 24 24 ) an zumindest einem Zeitpunkt vor dem Betrieb der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) On at least (a time prior to operation of the process and / or production plant 14 14 ) erfassten Energieverbrauchswerts (d1) ein Modell für die Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) Power consumption value acquired (d1) a model for the process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) zu ermitteln. ) to investigate.
  2. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ( ) According to claim 1, characterized in that the control device ( 12 12 ) einen Koprozessor ( ) A coprocessor ( 18 18 ) mit einer Mehrzahl von Rechenkernen zum parallelen Berechnen zumindest einer Stellgröße (e) für die zumindest eine Komponente ( ) With a plurality of parallel cores for calculating at least one manipulated variable (s) for the at least one component ( 34 34 ) in Abhängigkeit von der Kenngröße (d2, d3) und der Automatisierungsvorschrift aufweist und der Hauptprozessor ( ) (Depending on the parameter d2, d3) and the provision of automation and said main processor ( 16 16 ) den Koprozessor ( ) Coprocessor ( 18 18 ) zur Berechnung der zumindest einen Stellgröße (e) in Abhängigkeit von dem Modell der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) (For calculating the at least one manipulated variable (e) in dependence on the model of the process and / or production plant 14 14 ) und einem vorbestimmten Optimierungskriterium (p) ansteuert. ) And a predetermined optimization criterion (p) drives.
  3. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ( ) According to claim 2, characterized in that the control device ( 12 12 ) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Stellgröße (e) mit dem Koprozessor ( ) Is adapted to (at least a manipulated variable (s) with the coprocessor 18 18 ) zusätzlich in Abhängigkeit von einem mittels der Energieüberwachungseinrichtung ( ) Addition (in response to a means of the energy monitoring means 24 24 ) während des Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) (During operation of the process and / or production plant 14 14 ) erfassten Energiewerts zu berechnen. ) Energy value detected to calculate.
  4. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ( ) According to claim 2 or 3, characterized in that the control device ( 12 12 ) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Stellgröße (e) an die zumindest eine Komponente ( ) Is adapted to the at least one manipulated variable (s) to the at least (a component 34 34 ) zu übertragen. ) transferred to.
  5. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ( ) According to one of claims 2 to 4, characterized in that the control device ( 12 12 ) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Stellgröße (e) an eine Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung ( ) Is adapted to (at least a manipulated variable (s) to a display and / or operating device 32 32 ) der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) Of the process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) zu übertragen. ) transferred to.
  6. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Koprozessor ( ) According to one of claims 2 to 5, characterized in that the coprocessor ( 18 18 ) dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Stellgröße (e) zusätzlich in Abhängigkeit von einem für einen vorbestimmten Zeitraum vorgegebenen Energieverbrauch der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) Is adapted to additionally (at least one manipulated variable (e) in response to a predetermined for a predetermined time energy consumption of the process and / or production plant 14 14 ), von einem vorbestimmten Durchsatz der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ), (From a predetermined throughput of the process and / or production plant 14 14 ) und/oder von einer Auslastung der zumindest einen Komponente ( ) And / or (by a utilization of at least one component 34 34 ) zu berechnen. ) to calculate.
  7. Steuervorrichtung ( Controller ( 12 12 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenkerne des Koprozessors ( ) According to one of claims 2 to 6, characterized in that the cores of the coprocessor ( 18 18 ) jeweils als FPGA und/oder GPU ausgebildet sind. ) Are each formed as FPGA and / or GPU.
  8. Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( Process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) mit einer Steuervorrichtung ( ) (With a control device 12 12 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. ) According to one of the preceding claims.
  9. Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( Process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) According to claim 8, characterized in that the process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) als Tankstelle für Elektrofahrzeuge ausgebildet ist. ) Is formed as a refueling station for electric vehicles.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( A method of operating a process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) durch – Empfangen von zumindest einer Kenngröße (d2, d3) von zumindest einer Komponente ( ) By - receiving at least one characteristic value (d2, d3) of at least one component ( 34 34 ) der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) Of the process and / or manufacturing plant ( 14 14 ), und – Speichern einer vorbestimmte Automatisierungsvorschrift auf einem Speicher eines Hauptprozessors ( (Storing a predetermined automation provision to a memory of a main processor -), and 16 16 ) der Steuervorrichtung ( () Of the control device 12 12 ), gekennzeichnet durch – Erfassen zumindest eines Energieverbrauchswerts der zumindest einen Komponente ( ), Characterized by - detecting at least one energy consumption value of the at least one component ( 34 34 ) mittels einer Energieüberwachungseinrichtung ( ) (By means of an energy monitoring means 24 24 ) der Steuervorrichtung ( () Of the control device 12 12 ), und – Ermitteln eines Modells für die Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ), And - determining a model for the process and / or manufacturing plant ( 14 14 ) mittels des Hauptprozessors ( ) (By means of the main processor 16 16 ) während eines Betriebs der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) (During operation of the process and / or production plant 14 14 ) anhand der Automatisierungsvorschrift, der Kenngröße (d2, d3) und eines mittels der Energieüberwachungseinrichtung ( ) Based on the automation provision of the characteristic variable (d2, d3) and a (by means of the energy monitoring means 24 24 ) an zumindest einem Zeitpunkt vor dem Betrieb der Prozess- und/oder Fertigungsanlage ( ) On at least (a time prior to operation of the process and / or production plant 14 14 ) erfassten Energieverbrauchswerts (d1). ) Power consumption value acquired (d1).
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