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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren für eine virtuelle Inbetriebnahme eines Gebäudeautomatisierungssystems und für eine Ausführung wenigstens eines Einzelgerätes innerhalb des Gebäudeautomatisierungssystems nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bevor die Geräte des Gebäudeautomatisierungssystems in Betrieb genommen werden, erfolgt zunächst die Planung, das Engineering und die Inbetriebnahme des Gebäudeautomatisierungssystems.
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Bei der Inbetriebnahme eines Gebäudeautomatisierungssystems wird, insbesondere für eine Geräteintegration und Integrationsprüfung, neben einer Gerätebeschreibung auch eine sogenannte als Business Logic bezeichnete Applikation, beispielsweise als gerätefunktionsrelevante Anwendung, benötigt. Dabei bezieht sich die gerätefunktionsrelevante Anwendung auf den Schutz der gesamten Gerätefunktion.
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Die neben der Geräte- Firmware implementierte gerätefunktionsrelevante Applikation versetzt das entsprechende Gerät in die Lage, sich selbst bzw. seine Gerätefunktionen vor fehlerhaften Eingaben zu schützen, zu denen fehlerhafte Parametereinstellungen gehören, die während des Inbetriebnahmeprozesses auftreten können. Ein Beispiel dazu ist das Laden von Parameterwerten in das Gerät mittels serieller Kommunikation, wobei diese, z.B. infolge von elektromagnetischen Störungen, fehlerhaft sein können.
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Während der Engineering- Phase des Gerätes sind seine Firmware und die gerätefunktionsrelevanten Applikationen nicht präsent. Um Parametrierungsfehler während des Engineering zu vermeiden, könnte der gleiche Typus einer gerätefunktionsrelevanten Applikation helfen, sofern er in der Gerätebeschreibung vorgesehen ist. Dies erfordert jedoch eine aufwendige Re-Implementierung einer Firmwareimplementierten gerätefunktionsrelevanten Applikation und ist als Feedback- Verfahren bekannt.
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Sind die jeweiligen gerätefunktionsrelevanten Applikationen nicht in der Gerätebeschreibung implementiert, müssen Fehler während der Inbetriebnahme behoben werden, beispielsweise basierend auf Firmware-generierten Fehlercodes, die z.B. über die serielle Kommunikation geliefert werden. Dies ist oft schwieriger und zeitaufwendiger ist als ein frühes Feedback-Verfahren während der Engineering-Phase.
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Demzufolge können Geräteeinstellungen, die während der Engineering- Phase definiert wurden, erst am physischen Gerät getestet werden, wenn in diesem die entsprechenden gerätefunltionsrelevanten Applikationen implementiert sind und Einflüsse mit den weiteren vernetzten Geräten mit berücksichtigt werden können.
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Ein Test des Geräteverhaltens ohne das jeweilige Gerät selbst zu testen, ist mit den bekannten Gerätebeschreibungen nicht vorgesehen. Insofern sind fehlerhafte Einstellungen an den Geräten erst während der Inbetriebnahme identifizierbar und behebbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zur Inbetriebnahme von Geräten eines Gebäudeautomatisierungssystems und zur Ausführung eines Einzelgerätes innerhalb des Gebäudeautomatisierungssystems anzugeben, mit welchen der Aufwand für die Inbetriebnahme reduziert wird und Fehler schon vor der Inbetriebnahme des Gebäudeautomatisierungssystems erkannt werden.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein System, auch Plattform genannt, zur virtuellen Inbetriebnahme der Geräte eines Gebäudeautomatisierungssystems und zur Ausführung wenigstens eines Einzelgerätes innerhalb des Gebäudeautomatisierungssystems vorgesehen ist.
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Ein Verfahren zur Ausführung der Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
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Das erfindungsgemäße System umfasst ein Engineering Tool, welches mit einer virtuellen Ausführungsumgebung zusammenwirkt, wobei die Ausführungsumgebung eine virtuelle Hardware aufweist, welche die Geräte des Gebäudeautomatisierungssystems virtuell abbildet. In den virtuellen Geräten ist jeweils eine gerätefunktionsrelevante Applikationen, abgelegt, welche der in den jeweiligen Geräten des Gebäudeautomatisierungssystems verwendeten Gerätesoftware entspricht. Innerhalb der Ausführungsumgebung sind im Engineering Tool konfigurierte Applikationen des Gebäudeautomatisierungssystems auf den virtuellen Geräten ausführbar, wobei die virtuellen Geräte dazu mit Bedien- und/oder Visualisierungsoberflächen zusammenwirken, die in die Ausführungsumgebung integriert sind.
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Die virtuelle Ausführungsumgebung ist weiterhin dafür eingerichtet die virtuellen Geräte zu bedienen, zu testen und das Verhalten der Geräte im Gebäudeautomatisierungssystem zu simulieren. Dabei sind die Geräte auf der Softwareseite identisch mit den physischen Geräten des Gebäudeautomatisierungssystems.
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Erfindungsgemäß wirkt die Ausführungsumgebung mit einem Softwaremodul, wie einem CAD-System, zur Erstellung und Darstellung von Gebäudeinnenräumen und deren Ausstattungen dahingehend zusammen, dass das CAD-System oder ein geeignetes Softwaremodul Daten bezüglich einer geplanten bzw. konfigurierten Ausgestaltungen der Räume des Gebäudes in die Ausführungsumgebung importiert. Die virtuelle Ausführungsumgebung verknüpft die Applikationen mit den von einem CAD-System bereitgestellten Daten zur Darstellung des Verhaltens des Gebäudeautomatisierungssystems zu einer virtuellen Realität, um ein Testen der geplanten bzw. konfigurierten Applikation des Gebäudeautomatisierungssystems mittels einer virtuellen Bedienungseinheit auszuführen.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Engineering Tool konfigurierte gerätefunktionsrelevante Applikationen des Gebäudeautomatisierungssystems innerhalb der Ausführungsumgebung in den virtuellen Geräten ausführbar sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wirkt das Engineering Tool zum Konfigurieren und Testen der Geräte des Gebäudeautomatisierungssystems und zur Darstellung des konfigurierten Gebäudeautomatisierungssystems in der virtuellen Ausführungsumgebung, die mittels dem Engineering Tool simuliert wird, anstelle oder zusätzlich zu einer lokalen Installation der Arbeitsumgebung, mit einen Cloud-Dienst zusammen. Damit ist schon während der Konfiguration und Planung des Gebäudeautomatisierungssystems mittels des Engineering Tools ist ein Testen der Geräte des Gebäudeautomatisierungssystems mittels entsprechender zugewiesener Cloud- Ressource durchführbar.
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Weiterhin wird die gestellte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme von Geräten eines Gebäudeautomatisierungssystems und zur Ausführung wenigstens eines Einzelgerätes innerhalb des Gebäudeautomatisierungssystems mit einem Engineering Tool, welches mit einer virtuellen Ausführungsumgebung zusammenwirkt, gelöst.
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In der Ausführungsumgebung wird eine virtuelle Hardware aufgelegt, mit der die Geräte des Gebäudeautomatisierungssystems als virtuelle Geräte abgebildet werden.
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Erfindungsgemäß wird in den virtuellen Geräten jeweils eine Gerätesoftware abgelegt, die der verwendeten Gerätesoftware in den jeweiligen Geräten des Gebäudeautomatisierungssystems entspricht und innerhalb der Ausführungsumgebung werden im Engineering Tool konfigurierte Applikationen des Gebäudeautomatisierungssystems auf den virtuellen Geräten ausgeführt, wobei dazu in die Ausführungsumgebung Bedien- und/oder Visualisierungsoberflächen integriert werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens werden in die virtuelle Ausführungsumgebung die zuvor geplanten bzw. konfigurierten Ausstattungen, wie beispielsweise Ausstattung, Beleuchtung und Einrichtung, der Räume des Gebäudes als Daten von einem typischerweise bei der Planung der Innenausstattung des Gebäudes genutzten CAD-System importiert. Die, vorzugsweise gerätefunktionsrelevanten oder sicherheitsrelevanten, Applikation der Geräte des Automatisierungssystems werden mit den vom CAD-System bereitgestellten Daten zur Darstellung des Verhaltens des Gebäudeautomatisierungssystems zu einer virtuellen Realität verknüpft, um ein Testen der geplanten bzw. konfigurierten Applikation des Gebäudeautomatisierungssystems basierend auf einer virtuellen Bedienung eines Gerätes auszuführen.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Planung des Gebäudeautomatisierungssystems reduziert wird, und zwar hinsichtlich der Gerätebeschreibung und Integration in den Planungs- und Engineering Tools. Dazu wird eine Geräte-Firmware entwickelt, die - ohne jede Änderung des Sourcecodes und einer nochmaligen Implementierung - für eine Geräteintegration wiederverwendbar ist, wodurch Fehler vermieden werden, die durch Re-Implementierung entstehen können. Solche Fehler können in der Verhaltenskonsistenz liegen oder es kann sich um einfache Codierungsfehler handeln, die während der Re-Implementierung der Gerätelogik in die Geräteintegrations-Tools auftreten.
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Was die eingebetteten Systeme betrifft, so vereinfacht dies die Software-Bereitstellung verschiedener Zielrichtungen, welche die Geräte-Hardware bzw. das Ausführungsumfeld betreffen, wobei die Ausführungsumgebung eine funktionale Ausführung eines Geräts in einem Systemkontext erlaubt, was letztendlich eine umfassende Systemsimulation erlaubt. Diese umfassende Systemsimulation wiederum führt zur Reduzierung des Inbetriebnahmeaufwands und somit auch der Inbetriebnahmekosten, da die funktionelle Auswirkung der Geräteplanung während der Engineering Phase überprüfen konnten - in Teilen sogar schon während der Planungsphase.
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Auch in den schon heute zur Verfügung stehenden CAD-Systemen, die beispielsweise ein photo-realistisches Bild vom Innenbereich von Gebäuderäumen zeigen, sind bereits physikalische Simulationen, beispielsweise für Beleuchtung, Bewegungserkennung und Raumklima möglich.
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Diese CAD- Systeme bilden nunmehr eine perfekte Plattform, um Gebäudeautomatisierungsfunktionen bzw. die entsprechenden Gerätefunktionen zu testen oder darzustellen.
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Die Integration des erfindungsgemäßen eines virtualisierten Gebäudeautomation-Systems, das nur eine einzige Software-Implementierung für Firmware und Gerätebeschreibung benötigt, führt zu einem neuen Typus der Werksabnahme, auch als Acceptance Test bekannt. in dem Systemintegratoren und Endverbraucher die Funktionalität eines Systems überprüfen können, weil sie das Verhalten des Systems tatsächlich sehen können.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine beispielhafte Erstellung und Nutzung einer Gerätesoftware, die in Engineering- und Inbetriebnahme-Tools integriert wird,
- 2 eine beispielhafte Darstellung des virtuellen Systems zum Testen und Vorführen der Konfiguration eines Gebäudeautomatisierungssystems in einer virtuellen Umgebung,
- 3 eine weitere beispielhafte Darstellung des virtuellen Systems zum Testen und Vorführen der Konfiguration eines Gebäudeautomatisierungssystems in einer virtuellen Umgebung einer Cloud, und
- 4 einen beispielhaften Verfahrensablauf zur Ausführung eines Einzelgerätes innerhalb des Gebäudeautomatisierungssystems.
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In 1 ist eine beispielhafte Erstellung und Nutzung einer Gerätesoftware, die keine zusätzliche Gerätebeschreibung oder Software benötigt, um in die Kette der Engineering- und Inbetriebnahme-Tools 21 eines Gebäudeautomatisierungssystems integriert zu werden.
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Basierend auf einer in der
EP16180179 beschriebenen Ausführungsumgebung mit einer dort integrierten virtuellen Hardware, ist die zentrale Idee der Erfindung, die Verfügbarkeit einer vom Engineering Tool
21 bereitgestellten Gerätesoftware
11,
31 für das jeweilige Gerät
10 des Gebäudeautomatisierungssystems, in virtuellen Geräten
30 eines virtuellen System
20, und zwar ohne jegliche Modifikationen in der Gerätesoftware
11,
31.
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Zur Bedienung, Anzeige und Ausführung sind in den als virtuelle Hardware vorliegenden virtuellen Geräten 30 neben der Gerätesoftware 31 virtuelle Ein-/Ausgabeeinheiten 32 abgebildet. Weiterhin ist das virtuelle System 20 mit einer Bedienebene 22 und einer Steuerungsebene 23 ausgestattet, wobei die Gerätesoftware 31 und die virtuelle Ein-/Ausgabeeinheiten 32, die Bedienebene 22 und die Steuerungsebene 23 der Gerätesoftware 11, den Ein-/Ausgabeeinheiten 12, den Bedieneinheiten 13 und den Steuerungseinheiten 14 der Geräte 10 des Gebäudeautomatisierungssystems entsprechen.
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Erfindungsgemäß sind in die Gerätesoftware 11, 31 gerätefunktionsrelevante Anwendungen, auch unter dem Begriff Business Logic bekannt, implementiert, um eine fehlerhafte Parametereinstellung zu vermeiden. Die implementierten gerätefunktionsrelevanten Anwendungen stehen nunmehr während der Inbetriebnahme oder des Engineerings des Gebäudeautomatisierungssystems zur Verfügung.
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Desweiteren führt der Informations- oder Datenaustausch über die Nachbildung der Geräte 10 des Gebäudeautomatisierungssystems als virtuelle Hardware 30 in der Ausführungsumgebung 20 des virtuellen Systems zu einem transparenten Informationszugang und die Gerätesoftware, die in den virtuellen Geräten 30 und in den realen Geräten 10 verwendet wird, unterscheidet sich hinsichtlich ihres Verhaltens nicht.
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Die Nachbildung der Geräte 10 des Gebäudeautomatisierungssystems als virtuelle Hardware inklusive aller von der Gerätebeschreibung und den Anwendungen bereitgestellten Daten ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass untergeordnete Levels, beispielsweise betreffend die angewandten Kommunikationstechnologien wie TCP/IP, verborgen bleiben bzw. nicht sichtbar sind.
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Erfindungsgemäß kommuniziert das Engineering Tool 21 während des Engineering Prozesses mit dem im virtuellem System 20 angeordnetem jeweiligen virtuellen Gerät 30.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das virtuelle System 20 zusätzlich mit einem Simulationsmodul 25 ausgestattet, dass mit einer Simulationsumgebung 24 zusammenwirkt. Die Anwendung der sich daraus ergebenden Simulationsmöglichkeiten in der virtuellen Ausführungsumgebung 20 ermöglicht ein Testen und eine virtuelle Inbetriebnahme der virtuellen Geräte 30.
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Optional ist eine vom Engineering Tool 21 verwaltete Datenbank vorgesehen, welche die Daten des Engineering Prozess speichert.
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Während der Inbetriebnahme der realen Geräte 10 des Gebäudeautomatisierungssystems werden zuvor in der Geräte- Firmware 31 abgelegte Geräte-Parameterwerte zum realem Gerät 10 in genau der gleichen Weise (verkabelt oder per Funk) übertragen, wie das Engineering Tool 21 diese Parameterwerte zuvor zum virtuellen Gerät 30 transferiert hatte, so dass die Inbetriebnahme des realen Geräts 10 mit keine Verhaltensänderung des Geräts 10 verbunden ist.
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Die sich daraus ergebenden Vorteile betreffen eine Reduzierung der Geräteintegrations- und der Geräteverwaltung innerhalb der Gerätesoftware 11, 31 und es wird das Geräteverhalten auch bezüglich der gerätefunktionsrelevanten Anwendungen gewährleistet.
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2 zeigt eine beispielhafte Darstellung des virtuellen Systems 20, welches auch als virtuelle Maschine bekannt ist, zum Testen und Vorführen der Konfiguration eines Gebäudeautomatisierungssystems in dessen virtuellen Umgebung 20, die auf einer Workstation WS ausführbar ist.
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Bei Nutzung von 3D-CAD- Systemen 40 für die Nachbildung der Geräte 10 des Gebäudeautomatisierungssystems als virtuelle Hardware 30 in der Ausführungsumgebung des virtuellen Systems 20, wird für Systemintegratoren und Nutzer eine Möglichkeit geschaffen, Systemtests an virtuellen Geräten 30 durchzuführen und Kundenanforderungen zunächst zu prüfen sowie Planungsfehler noch vor der Installation und Parametrierung der Geräte 10 des Gebäudeautomatisierungssystems zu eliminieren.
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3 zeigt eine weitere beispielhafte Darstellung des virtuellen Systems 20 zum Testen und Vorführen der Konfiguration eines Gebäudeautomatisierungssystems in dessen virtuellen Umgebung 20, die auf einem Server oder einem Dienst in einer öffentlichen oder privaten Cloud- Umgebung 50 ausgeführt wird.
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Beispielsweise kann der Cloud- Service 50 von einem externen Anbieter gemietet werden, welcher beispielsweise als Systemintegrator fungiert. Somit besteht die Möglichkeit während des Engineering Prozesses das Testen des Gebäudeautomatisierungssystems parallel zur Installation durchzuführen.
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4 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf zur Ausführung eines Einzelgerätes innerhalb des Gebäudeautomatisierungssystems mit einem Gerät 10 des Gebäudeautomatisierungssystems BAS, welches mit einem Engineering- und Inbetriebnahmetool 21 gemäß der Erfindung zusammenwirkt.
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Basierend auf der vom Engineering Tool 21 bereitgestellten Gerätesoftware 31, die der in dem jeweils entsprechenden Gerät des Gebäudeautomatisierungssystems BAS verwendeten Gerätesoftware 11 entspricht, wird diese Gerätesoftware 31 zunächst auf die virtuellen Geräte 30 übertragen.
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Mittels dem Engineering Tool 21 wird dann die Konfiguration und Inbetriebnahme einer, beispielsweise gerätefunktionsrelevanten Applikation des Gebäudeautomatisierungssystems BAS, auf dem virtuellen Gerät 30 innerhalb der Ausführungsumgebung 20 ausgeführt.
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In die virtuelle Ausführungsumgebung
20 werden die zuvor geplanten bzw. konfigurierten Ausgestaltungen, wie beispielsweise Ausstattung, Beleuchtung und Einrichtung, der Räume des Gebäudes als Daten von einem typischerweise bei der Planung der Innenausstattung des Gebäudes genutzten CAD-System
40, welches beispielsweise aus der
DE 102004019432 A1 bekannt ist, importiert.
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In der virtuellen Ausführungsumgebung 20 wird in einem nachfolgenden Schritt die Applikation mit den vom CAD-System 40 bereitgestellten Daten zur Darstellung des Verhaltens des Gebäudeautomatisierungssystems BAS zu einer virtuellen Realität verknüpft, um ein Testen der geplanten bzw. konfigurierten Applikation des Gebäudeautomatisierungssystems BAS basierend auf der Bedienebene 22 des Gerätes 30 auszuführen, wobei die Hintergrunddaten verborgen bleiben. Dadurch ist es möglich die im Engineering Tool entwickelte Anwendung mittels der bereitgestellten Bedienungsebene zu testen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gerät des Gebäudeautomatisierungssystems
- 11, 31
- Gerätesoftware, Geräte- Firmware
- 20
- Ausführungsumgebung, virtuelle Maschine, virtuellen System ausgeführt auf einem PC, einer Workstation, in einer Cloud,
- 21
- Engineering- Tool
- 22
- Bedienebene
- 23
- Steuerungsebene
- 12
- Ein-/Ausgabeeinheiten
- 13
- Bedieneinheiten
- 14
- Steuerungseinheiten
- 24
- Simulationsumgebung
- 25
- Simulationsmodul
- 30
- virtuelle Hardware. virtuelles Gerät
- 32
- Ein-/Ausgabeeinheiten der virtuellen Geräte
- 50
- Cloud- Umgebung, Cloud- Dienst
- 40
- CAD- System, Softwaremodul
- BAS
- Building Automation System, Gebäudeautomatisierungssystem
- WS
- Workstation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 16180179 [0028]
- DE 102004019432 A1 [0045]
