DE102017215350A1

DE102017215350A1 - Ventilsteuervorrichtung und System

Info

Publication number: DE102017215350A1
Application number: DE102017215350.4A
Authority: DE
Inventors: Jan Reich; Bernd Beuth
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-07
Also published as: US20190072936A1; US10838409B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung (10; 20), die als Ventilsteuerkopf und/oder Ventilstellungsreglerkopf ausgebildet ist, zur Ansteuerung eines Ventilantriebs (2) und/oder einer Armatur (3), umfassend eine Steuereinheit (1) zur Interaktion mit einer Funktionseinheit, die als Aktoreinheit (5), Sensoreinheit (6), Signaleinheit (7) und/oder Kommunikationseinheit (8) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (1) über einen Gerätetreiber (9A, 9B, 9C, 9D, 9E) zur Interaktion mit der Funktionseinheit verfügt, wobei der Gerätetreiber (9A, 9B, 9C, 9D, 9E) eine Softwareschnittstelle (11) bereitstellt, die von einem auf der Steuereinheit (1) ausführbaren Anwendungsprogramm (12) und/oder von einem Aufruf einer fernen Prozedur ansprechbar ist, um eine Interaktion mit der Funktionseinheit zu bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung, die als Ventilsteuerkopf und/oder als Ventilstellungsreglerkopf ausgebildet ist, zur Ansteuerung eines Ventilantriebs und/oder einer Armatur, umfassend eine Steuereinheit zur Interaktion mit einer Funktionseinheit, die als Aktoreinheit, Sensoreinheit, Signaleinheit und/oder Kommunikationseinheit ausgebildet ist.
Die Ventilsteuervorrichtung empfängt beispielsweise über eine Kommunikationsverbindung, insbesondere einen Feldbus, Steuersignale, die der Steuereinheit bereitgestellt werden. Zweckmäßigerweise werden dann mittels eines auf der Steuereinheit ablaufenden Programms Ansteuersignale erzeugt, die an einem Ausgang der Steuereinheit bereitgestellt werden, um die Funktionseinheit gemäß den empfangenen Steuersignalen anzusteuern. Beispielsweise wird mit den Ansteuersignalen eine als Elektro-Pneumatik-Wandler ausgebildete Aktoreinheit angesteuert, über die dann wiederum der Ventilantrieb und schließlich die Armatur betätigt werden.
Die Steuereinheit umfasst typischerweise einen Mikrocontroller. Konventionell hat das auf der Steuereinheit ablaufende Programm direkten Zugriff auf die Hardware, insbesondere den Ausgang der Steuereinheit, um die zur Ansteuerung der Funktionseinheit benötigten Ansteuersignale an dem Ausgang bereitzustellen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ventilsteuervorrichtung so zu modifizieren, dass sie einfacher und flexibler einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Erfindungsgemäß verfügt die Steuereinheit 1 über einen Gerätetreiber zur Interaktion mit der Funktionseinheit, wobei der Gerätetreiber eine Softwareschnittstelle bereitstellt, die von einem auf der Steuereinheit ausführbaren Anwendungsprogramm und/oder von einem Aufruf einer fernen Prozedur ansprechbar ist, um eine Interaktion mit der Funktionseinheit zu bewirken.
Dadurch, dass die Steuereinheit mit dem Gerätetreiber ausgestattet ist, kann zur Ansteuerung der Funktionseinheit einfach auf den in der Steuereinheit vorhandenen Gerätetreiber zurückgegriffen werden; d.h. es ist nicht mehr nötig, im Anwendungsprogramm oder in dem Aufruf einer fernen Prozedur die Ansteuerung der Funktionseinheit auf Hardware-Ebene zu definieren. Dadurch wird es einfacher, verschiedene Anwendungsprogramme bzw. Aufrufe einer fernen Prozedur zu erstellen und bereitzustellen, da eine Kenntnis bzw. Berücksichtigung hardwarenaher Programminstruktionen für die Ansteuerung der Funktionseinheit nicht erforderlich ist. Die Ventilsteuervorrichtung kann aus diesem Grund einfacher und flexibler eingesetzt werden.
Ferner wird es durch die Bereitstellung des Gerätetreibers möglich, dass das Anwendungsprogramm nicht nur mit einer ganz spezifischen Funktionseinheit, beispielsweise einem bestimmten Typ Aktoreinheit, funktioniert, sondern stattdessen für eine bestimmte Bandbreite an verschiedenen Funktionseinheiten, beispielsweise verschiedenen Aktoreinheiten, insbesondere verschiedenen Elektro-Pneumatik-Wandlern, eingesetzt werden kann. Den Unterschieden bei der Ansteuerung der verschiedenen Funktionseinheiten wird dann durch einen entsprechenden Gerätetreiber Rechnung getragen; d.h., je nach eingesetzter Funktionseinheit kann der Gerätetreiber ein- und dieselbe Instruktion des Anwendungsprogramms in verschiedene Ansteuerungen auf Hardware-Ebene bzw. Ansteuersignale umsetzen und so die Kompatibilität zu verschiedenen Funktionseinheiten gewährleisten, ohne dass diese im Anwendungsprogramm selbst berücksichtigt werden müssen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise ist die Funktionseinheit von der Steuereinheit abgesetzt. Bei der Funktionseinheit handelt es sich also insbesondere nicht um eine Untereinheit der Steuereinheit, sondern um eine zusätzlich zur Steuereinheit bereitgestellte eigenständige Einheit. Beispielsweise ist die Steuereinheit ein Mikrocontroller und die Funktionseinheit eine zusätzlich zum Mikrocontroller bereitgestellte Einheit. Der Gerätetreiber der Steuereinheit ist also insbesondere für die Ansteuerung bzw. Interaktion mit einer (relativ zur Steuereinheit) externen Einheit ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgebildet, eine virtuelle Laufzeitumgebung, insbesondere eine virtuelle Maschine, zur Ausführung eines/des insbesondere die Softwareschnittstelle ansprechenden Anwendungsprogramms bereitzustellen. Dadurch, dass das Anwendungsprogramm auf einer virtuellen Laufzeitumgebung ausgeführt werden kann, ist es möglich, das Anwendungsprogramm möglichst hardware-neutral bereitzustellen. Zweckmäßigerweise kann das Anwendungsprogramm somit auch auf verschiedenen Steuereinheiten ausgeführt werden.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit ausgebildet, ein auf der Steuereinheit in Quellcode, insbesondere in einer Skriptsprache, und/oder in Bytecode vorliegendes, insbesondere die Softwareschnittstelle ansprechendes, Anwendungsprogramm auszuführen. Liegt das Anwendungsprogramm in Quellcode vor, so kann es besonders einfach für spezifische Anwendungsfälle adaptiert werden, wodurch die Ventilsteuervorrichtung insgesamt sehr flexibel eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise verfügt die Steuereinheit über einen Interpreter zur Ausführung eines/des Anwendungsprogramms und/oder einen Compiler zum Kompilieren eines/des Anwendungsprogramms. Die Steuereinheit ist folglich dazu in der Lage, ein in Quellcode bereitgestelltes Anwendungsprogramm auszuführen.
Vorzugsweise ist der Gerätetreiber in einer ersten Programmiersprache implementiert und ein/das auf der Steuereinheit ausführbare Anwendungsprogramm ist in einer von der ersten Programmiersprache verschiedenen zweiten Programmiersprache implementiert. Beispielsweise ist der Gerätetreiber in einer kompilierten Programmiersprache geschrieben, beispielsweise C oder C++, und das Anwendungsprogramm in einer nicht kompilierten Programmiersprache geschrieben, beispielsweise Lua.
Vorzugsweise verfügt die Steuereinheit über ein Modell, das den Gerätetreiber und/oder Zustände der Funktionseinheit und/oder eines die Ventilsteuervorrichtung umfassenden Prozessventils beschreibt, und ist ausgebildet, das Modell dem/einem auf der Steuereinheit ausführbaren Anwendungsprogramm und/oder einer externen Steuerung bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise sind das Anwendungsprogramm und/oder die externe Steuerung ausgebildet, den Gerätetreiber unter Berücksichtigung des bereitgestellten Modells anzusprechen. Das Anwendungsprogramm bzw. die externe Steuerung kann somit bestimmte Eigenschaften des Gerätetreibers und/oder Zustände der Funktionseinheit und/oder des Prozessventils berücksichtigen. Beispielsweise können das Anwendungsprogramm und/oder die externe Steuerung mittels des Modells davon in Kenntnis gesetzt werden, dass bestimmte Ansteuerungen der Funktionseinheit nicht unterstützt werden, und können dann die mit diesen Ansteuerungen verknüpften Befehle auslassen oder mit anderen Befehlen ersetzen.
Vorzugsweise verfügt das Modell über ein ausführbares Programmmodul, insbesondere eine Testprozedur. Zweckmäßigerweise kann das Programmmodul, insbesondere die Testprozedur, von der Steuereinheit und/oder der externen Steuerung ausgeführt werden, um einen Test bzw. eine Prüfung der Funktionalität der Funktionseinheit durchzuführen.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgebildet, einen aktuellen Programmzustand eines/des auf der Steuereinheit ausgeführten Anwendungsprogramms zu erfassen und den erfassten Programmzustand einer externen Steuerung und/oder einer weiteren Ventilsteuervorrichtung bereitzustellen. Die Ventilsteuervorrichtung kann so insbesondere im Fehlerfall ihren aktuellen Zustand an eine weitere, beispielsweise redundante, Ventilsteuervorrichtung übergeben, so dass diese die Operation der Ventilsteuervorrichtung weiterführen kann.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgebildet, einen erfassten aktuellen Programmzustand eines auf einer weiteren Ventilsteuervorrichtung ausgeführten Anwendungsprogramms zu empfangen und selbst das Anwendungsprogramm gemäß dem erfassten Programmzustand auszuführen. Die Steuereinheit kann somit insbesondere als redundante Ventilsteuervorrichtung eingesetzt werden, die im Fehlerfall einer anderen Ventilsteuervorrichtung deren Operation weiterführen kann.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit ausgebildet, wahlweise ein erstes oder ein zweiten Anwendungsprogramm auszuführen, wobei das zweite Anwendungsprogramm eine andere Funktion, insbesondere eine andere Regler- und/oder Steuerfunktion zur Ansteuerung des Ventilantriebs und/oder der Armatur, bereitstellt als das erste Anwendungsprogramm. Über die Software der Steuereinheit können somit - insbesondere bei gleicher Hardware - der Ventilsteuervorrichtung je nach Bedarf verschiedene Funktionen gegeben werden. Beispielsweise kann die Ventilsteuervorrichtung durch die Wahl des Anwendungsprogramms als reine Steuerung (z.B. als Ventilsteuerkopf), beispielsweise in einer Basisversion, oder als Regler (z.B. als Ventilstellungsreglerkopf), beispielsweise mittels Wahl des entsprechenden Anwendungsprogramms, betrieben werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein System, umfassend eine erste erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung, eine externe Steuerung und/oder eine zweite erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung. Zweckmäßigerweise sind die erste Ventilsteuervorrichtung und die externe Steuerung und/oder die zweite Ventilsteuervorrichtung ausgebildet, das Anwendungsprogramm auszuführen. Folglich können die erste Ventilsteuervorrichtung und die externe Steuerung das gleiche Anwendungsprogramm ausführen und/oder die erste Ventilsteuervorrichtung und die zweite Ventilsteuervorrichtung können das gleiche Anwendungsprogramm ausführen. Im letzteren Fall unterscheidet sich insbesondere die von der Steuereinheit der ersten Ventilsteuervorrichtung angesteuerte Funktionseinheit von der von der Steuereinheit der zweiten Ventilsteuervorrichtung angesteuerten Funktionseinheit. Ein und dasselbe Anwendungsprogramm kann folglich mit verschiedener Hardware, insbesondere verschiedenen Funktionseinheiten, eingesetzt werden.
Vorzugsweise sind die externe Steuerung und/oder die zweite Ventilsteuervorrichtung ausgebildet, über einen Aufruf einer entfernten Prozedur die Softwareschnittstelle des Gerätetreibers der ersten Ventilsteuervorrichtung anzusprechen, um eine Interaktion mit der Funktionseinheit der ersten Ventilsteuervorrichtung zu bewirken. Folglich ist nicht zwingend ein auf der Ventilsteuervorrichtung ablaufendes Anwendungsprogramm notwendig, um den Gerätetreiber anzusprechen.
Zweckmäßigerweise verfügt die externe Steuerung über ein erstes Anwendungsprogramm und ein von dem ersten Anwendungsprogramm verschiedenes zweites Anwendungsprogramm und ist ausgebildet, der ersten Ventilsteuervorrichtung wahlweise das erste Anwendungsprogramm oder das zweite Anwendungsprogramm bereitzustellen und/oder an die ersten Ventilsteuervorrichtung einen Aufruf einer entfernten Prozedur wahlweise gemäß dem ersten Anwendungsprogramm oder gemäß dem zweiten Anwendungsprogramm zu übertragen. Auf diese Weise kann die Funktion der Ventilsteuervorrichtung mit Hilfe der externen Steuerung festgelegt werden, so dass die Ventilsteuervorrichtung sehr flexibel eingesetzt werden kann.
Beispielhafte Ausführungsformen sowie weitere exemplarische Details werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines Systems aus zwei Ventilsteuervorrichtungen, Ventilantrieben, Armaturen, einem Prozessfluidkanal und externen Steuerungen,
2 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit und angeschlossenen Funktionseinheiten.

Die 1 zeigt ein System 30 mit einer ersten Ventilsteuervorrichtung 10 und einer zweiten Ventilsteuervorrichtung 20. Das System 30 ist ein exemplarisches Betriebsumfeld für die Ventilsteuervorrichtung 10, die bereits für sich genommen eine mögliche Ausführungsform darstellt. Die nachfolgende auf die erste Ventilsteuervorrichtung 10 bezogene Erläuterung dient zweckmäßigerweise in Entsprechung auch für die zweite Ventilsteuervorrichtung 20.
Die Ventilsteuervorrichtung 10 ist als Ventilsteuerkopf und/oder Ventilstellungsreglerkopf ausgebildet und dient der Ansteuerung eines Ventilantriebs 2 und umfasst eine Steuereinheit 1 zur Interaktion mit einer Funktionseinheit. Die Funktionseinheit umfasst eine Aktoreinheit 5, Sensoreinheit 6, Signaleinheit 7 und/oder Kommunikationseinheit 8.
Die Steuereinheit 1 verfügt über einen Gerätetreiber 9A zur Interaktion mit der Funktionseinheit. In der 2 verfügt die Steuereinheit exemplarisch über mehrere Gerätetreiber 9A, 9B, 9C, 9D, 9E. Alternativ dazu kann die Steuereinheit 1 auch nur über einen oder über eine Untergruppe aus den Gerätetreibern 9A bis 9E verfügen. Die nachfolgende auf den Gerätetreiber 9A bezogene Erläuterung gilt in Entsprechung auch für die Gerätetreiber 9B, 9C, 9D, 9E. Der Gerätetreiber 9A stellt eine Softwareschnittstelle 11 bereit, die von einem auf der Steuereinheit 1 ausführbaren Anwendungsprogramm 12 und/oder von einem Aufruf einer fernen Prozedur ansprechbar ist, um eine Interaktion mit der Funktionseinheit zu bewirken.
Dadurch, dass die Steuereinheit 1 mit dem Gerätetreiber 9A ausgestattet ist, wird die erste Ventilsteuervorrichtung 10 einfacher und flexibler einsetzbar. Zur Ansteuerung der Funktionseinheit kann das Anwendungsprogramm 12 bzw. der Aufruf einer fernen Prozedur einfach auf den in der Steuereinheit 1 vorhandenen Gerätetreiber 9A zurückgreifen und muss nicht selber über die für die Ansteuerung der Funktionseinheit benötigten hardwarenahen Programminstruktionen verfügen. Die Programmierung bzw. Ansteuerung der Ventilsteuervorrichtung 10 kann dadurch mit deutlich weniger Aufwand erfolgen, so dass die Ventilsteuervorrichtung 10 insgesamt einfacher und flexibler eingesetzt werden kann.
Im Folgenden werden exemplarische Details der Ventilsteuervorrichtung 10, 20, des System 30 und den Komponenten davon erläutert. Zunächst zum System 30:
Das System 30 verfügt über ein erstes Prozessventil 33 und ein zweites Prozessventil 34. Das System 30 kann alternativ auch nur über ein Prozessventil oder über mehr als zwei Prozessventile verfügen. Jedes Prozessventil 33, 34 umfasst eine Ventilsteuervorrichtung 10 oder 20, einen Ventilantrieb 2 und eine Armatur 3.
Das System 30 verfügt exemplarisch über eine erste externe Steuerung 18, die über eine erste Kommunikationsverbindung 31, vorzugsweise einen Bus, insbesondere einen Feldbus, und/oder IO-Link, mit den Ventilsteuerköpfen 10, 20 verbunden ist. Exemplarisch ist die erste externe Steuerung 18 als übergeordnete Steuerung, speicherprogrammierbare Steuerung, SPS, und/oder Kommunikationsgateway ausgebildet.
Exemplarisch verfügt das System 30 ferner über eine zweite externe Steuerung 19, die über eine zweite Kommunikationsverbindung 32, beispielsweise eine Netzwerkverbindung, insbesondere ein Wide Area Network, insbesondere dem Internet, mit der ersten externen Steuerung 18 verbunden ist. Alternativ zu der gezeigten Ausgestaltung kann die zweite externe Steuerung 19 auch direkt - also nicht über die erste externe Steuerung 18 - mit den Ventilsteuerköpfen 10, 20 verbunden sein. Die zweite externe Steuerung 19 ist beispielsweise als Server ausgebildet, insbesondere als Cloud-Server.
Exemplarisch verfügt das System 30 ferner über einen Prozessfluidkanal 22, durch den ein Prozessfluid strömt. Der Prozessfluidkanal 22 verläuft durch wenigstens eine Armatur 3, exemplarisch durch beide Armaturen 3.
Im Folgenden werden die Prozessventile 33, 34 näher beschrieben. Die Erläuterung des ersten Prozessventils 33 gilt zweckmäßigerweise in Entsprechung auch für das zweite Prozessventil 34.
In der Armatur 3 des Prozessventils 33 ist ein Ventilglied vorgesehen, mit dem die Strömung des Prozessfluid beeinflusst werden kann. Beispielsweise ist die Armatur 3 ausgebildet, das Ventilglied in eine Sperrstellung, eine Offenstellung und/oder eine oder mehrere weitere, insbesondere beliebige Stellungen zwischen der Sperrstellung und der Offenstellung zu versetzen.
Die Armatur 3 wird durch einen Ventilantrieb 2 betätigt. Zweckmäßigerweise stellt der Ventilantrieb 2 eine mechanische Kraft bereit, um das Ventilglied in eine gewünschte Stellung zu versetzen und/oder zu halten. Bei dem Ventilantrieb 2 handelt es sich insbesondere um einen fluidischen, vorzugsweise einen pneumatischen Ventilantrieb. Beispielsweise verfügt der Ventilantrieb 2 über eine oder zwei Druckkammern, die selektiv mit einem Druckfluid beaufschlagt werden können, um die für die Betätigung des Ventilglieds benötigte mechanische Kraft bereitzustellen.
Die Betätigung des Ventilantriebs 2 erfolgt durch die Ventilsteuervorrichtung 10. Zweckmäßigerweise verfügt die Ventilsteuervorrichtung 10 über eine exemplarisch als Elektro-Fluidik-Wandler, insbesondere Elektro-Pneumatik-Wandler, ausgebildete Aktoreinheit 5, mit der der Ventilantrieb 2 betätigt werden kann, indem der Ventilantrieb 2 beispielsweise mit dem Druckfluid beaufschlagt wird. Die Aktoreinheit 5 verfügt zweckmäßigerweise über ein oder zwei insbesondere elektrisch betätigte Vorsteuerventile, über die der Ventilantrieb 2 mit dem Druckfluid beaufschlagt werden kann, um eine gewünschte Betätigung des Ventilantriebs 2 bzw. der Armatur 3 zu erzielen. Zweckmäßigerweise verfügt die Aktoreinheit 5 über vier oder mehr elektrisch betätigte Vorsteuerventile, insbesondere dann, wenn die Ventilsteuervorrichtung als Ventilstellungsreglerkopf ausgebildet ist.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung kann die Betätigung der Armatur 3 auch über einen elektrischen Antrieb erfolgen. Der elektrische Antrieb kann in der Ventilsteuervorrichtung 10 integriert sein oder zusätzlich zu der Ventilsteuervorrichtung 10 bereitgestellt werden. Der elektrische Antrieb kann zweckmäßigerweise von der Steuereinheit 1 angesteuert werden und somit auch eine über einen Gerätetreiber ansprechbare Funktionseinheit bzw. die Aktoreinheit 5 darstellen. Ist der elektrische Antrieb in der Ventilsteuervorrichtung 10 integriert, so kann die Ventilsteuervorrichtung 10 direkt - also ohne den Ventilantrieb 2 - auf die Armatur 3 aufgesetzt bzw. an dieser befestigt sein.
Nachstehende Erläuterung ist primär auf den Fall gerichtet, bei dem das Prozessventil 33 einen fluidisch betätigten Ventilantrieb 2 umfasst, gilt in Entsprechung aber auch für den vorstehend genannten Fall, bei dem anstelle des fluidisch betätigten Ventilantriebs 2 ein elektrischer Antrieb vorhanden ist.
Im Folgenden wird die Ventilsteuervorrichtung 10 näher erläutert.
Die Ventilsteuervorrichtung 10 ist grundsätzlich dazu ausgebildet, eine Regelung und/oder eine Steuerung der Armatur 3 bzw. des durch die Armatur 3 strömenden Prozessfluids durchzuführen. Zu diesem Zweck verfügt die Ventilsteuervorrichtung 10 zweckmäßigerweise über ein entsprechendes Steuer- und/oder Reglermodell. Die Ventilsteuervorrichtung 10 kann insbesondere ausgebildet sein, entweder nur eine Steuerung (z.B. als Ventilsteuerkopf) oder nur eine Regelung (z.B. als Ventilstellungsreglerkopf) durchzuführen; d.h., die Ventilsteuervorrichtung 10 kann im systemtheoretischen Sinn als Steuerung oder als Regler ausgebildet sein. Ist die Ventilsteuervorrichtung 10 als Ventilstellungsreglerkopf ausgebildet, so kann sie auch als Positioner bezeichnet werden.
Die Ventilsteuervorrichtung 10 verfügt exemplarisch über ein Gehäuse 24. Das Gehäuse 24 ist vorzugsweise zylindrisch geformt. Exemplarisch ist am Gehäuse eine mechanische Schnittstelle 4 vorhanden, mit der die Ventilsteuervorrichtung 10 an dem Ventilantrieb 2 angebracht werden kann. Ferner kann die Ventilsteuervorrichtung 10 auch mit einer mechanischen Schnittstelle ausgestattet sein, mit der sie an der Armatur 3 angebracht werden kann, beispielsweise in dem Fall, in dem die Ventilsteuervorrichtung 10 über einen elektrischen Antrieb zur Betätigung der Armatur 3 verfügt und der Ventilantrieb 2 nicht benötigt wird.
In dem Gehäuse 24 ist insbesondere die Steuereinheit 1 angeordnet. Ferner können auch eine oder mehrere, vorzugsweise alle, der Funktionseinheiten - also die Aktoreinheit 5, die Sensoreinheit 6, die Signaleinheit 7, und die Kommunikationseinheit 8 - im oder am Gehäuse angeordnet sein. In der 1 ist die Sensoreinheit 6 exemplarisch außerhalb des Gehäuses 24 angeordnet, während die Aktoreinheit 5, die Sensoreinheit 6, die Signaleinheit 7 und die Kommunikationseinheit 8 im bzw. am Gehäuse 24 angeordnet sind.
Die erste Ventilsteuervorrichtung 10 verfügt vorzugsweise über die in der 1 gezeigten Funktionseinheiten. Alternativ dazu kann die erste Ventilsteuervorrichtung 10 auch über mehr oder weniger, insbesondere auch nur über eine Funktionseinheit, verfügen.
Zweckmäßigerweise ist eine oder mehrere, insbesondere alle, Funktionseinheiten - also exemplarisch die Aktoreinheit 5, die Sensoreinheit 6, die Signaleinheit 7 und/oder die Kommunikationseinheit 8 - von der Steuereinheit 1 abgesetzt, also zusätzlich zur Steuereinheit 1 vorhanden. Die Funktionseinheit ist somit nicht Teil der Steuereinheit 1, sondern eine von der Steuereinheit 1 separate Vorrichtung. Beispielsweise ist die Steuereinheit 1 als Mikrocontroller ausgebildet und die Funktionseinheit, zweckmäßigerweise mehrere oder sämtliche Funktionseinheiten, sind zusätzlich zu dem Mikrocontroller vorhanden bzw. von dem Mikrocontroller abgesetzt angeordnet.
Im Folgenden werden exemplarische Ausgestaltungen der Funktionseinheiten aufgeführt.
Die Aktoreinheit 5 ist, wie vorstehend bereits erläutert, insbesondere als Elektro-Pneumatik-Wandler oder als elektrischer Antrieb ausgebildet. Elektro-Pneumatik-Wandler werden auch als I/P-Wandler bezeichnet. Zweckmäßigerweise ist die Aktoreinheit 5 ausgebildet, ein Pneumatiksignal gemäß einer Ansteuerung von der Steuereinheit 1 bereitzustellen. Die Aktoreinheit 5 ist vorzugsweise Teil der Ventilsteuervorrichtung 10, kann aber auch außerhalb der Ventilsteuervorrichtung 10 bereitgestellt werden.
Bei der Sensoreinheit 6 handelt es sich beispielsweise um einen Drucksensor, einen Durchflusssensor, einen Temperatursensor und/oder einen Positionssensor. Die Sensoreinheit 6 kann Teil der Ventilsteuervorrichtung 10 sein und beispielsweise innerhalb des Gehäuses 24 angeordnet sein oder, alternativ dazu, außerhalb und somit insbesondere zusätzlich zur Ventilsteuervorrichtung 10 vorgesehen sein. Die Ventilsteuervorrichtung 10 kann exemplarisch über eine Sensorschnittstelle 23 verfügen, an die die Sensoreinheit 6 angeschlossen werden kann. Die Sensorschnittstelle 23 umfasst insbesondere einen Anschluss für die Sensoreinheit 6. Ferner kann die Sensorschnittstelle 6 auch eine Funktionseinheit darstellen, mit der die Steuereinheit 1 mit Hilfe eines entsprechenden Gerätetreibers interagieren kann. Beispielsweise kann die Sensorschnittstelle einen A/D-Wandler und/oder einen D/A-Wandler aufweisen, mit dem die Steuereinheit 1 mit Hilfe eines entsprechenden Gerätetreibers interagieren kann.
Die Signaleinheit 7 ist exemplarisch am Gehäuse 24 angeordnet und dient insbesondere der Ausgabe eines visuellen und/oder akustischen Signals. Beispielsweise verfügt die Signaleinheit 7 über eine LED und/oder einen Lautsprecher. Die Signaleinheit umfasst beispielsweise ein grafisches Display, insbesondere ein LCD-Display.
Die Kommunikationseinheit 8 ist zweckmäßigerweise zur Kommunikation mit einer externen Einheit - beispielsweise der externen Steuerung 18 oder 19 oder der weiteren Ventilsteuervorrichtung 20 - ausgebildet. Beispielsweise dient die Kommunikationseinheit 8 der Umsetzung von Signalen von/zu der Steuereinheit 1 in Signale von/zu der ersten Kommunikationsverbindung 31. Beispielsweise handelt es sich bei der Kommunikationseinheit 8 um eine Busschnittstelle, insbesondere eine Feldbusschnittstelle, und/oder einer IO-Link-Schnittstelle. Exemplarisch kann die Kommunikationseinheit 8 ein Modem umfassen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 2 die Steuereinheit 1, insbesondere die Softwarearchitektur der Steuereinheit 1, näher erläutert.
Die Steuereinheit 1 verfügt über einen oder mehrere Anschlüsse, beispielsweise analoge und/oder digitale Eingänge und/oder Ausgänge, über die die Interaktion mit der einen oder mehreren Funktionseinheiten erfolgt. Im gezeigten Beispiel verfügt die Steuereinheit 1 über einen Aktor-Anschluss 25, der mit der Aktoreinheit 5 kommunikativ gekoppelt ist, einen Sensor-Anschluss 26, der mit der Sensoreinheit 6 kommunikativ gekoppelt ist, einen Signal-Anschluss 27, der mit der Signaleinheit 7 kommunikativ gekoppelt ist und einen Kommunikations-Anschluss 28, der mit der Kommunikationseinheit 8 kommunikativ gekoppelt ist. Die Kommunikation bzw. Interaktion der Steuereinheit 1 über die Anschlüsse 25 bis 28 erfolgt, wie nachfolgend noch im Detail erläutert, mithilfe der Gerätetreiber 9A bis 9D. Die nachfolgenden, sich auf den Gerätetreiber 9A beziehenden Erläuterungen gelten dabei in Entsprechung auch für die Gerätetreiber 9B bis 9D bzw. 9E.
Die Steuereinheit 1 verfügt über ein Grundprogramm 15, mit dem der Gerätetreiber 9A bereitgestellt wird. Das Grundprogramm 15 kann auch als Betriebssystem bezeichnet werden. Zweckmäßigerweise läuft das Grundprogramm 15 direkt auf der Hardware der Steuereinheit 1. Das Grundprogramm 15 liegt insbesondere in Maschinensprache bzw. als kompilierter Code vor. Das Grundprogramm 15 kann beispielsweise in der Programmiersprache C oder in einer auf C basierenden Programmiersprache, wie z.B. C++, programmiert sein.
Exemplarisch hat das Grundprogramm 15 Zugriff auf die Hardware der Steuereinheit 1, insbesondere auf die Anschlüsse 25 bis 28.
Der Gerätetreiber 9A ist zweckmäßigerweise in Maschinensprache implementiert und kann auf seinen zugeordneten Anschluss - hier der Aktor-Anschluss 5 - direkt zugreifen. Der Gerätetreiber 9A ist beispielsweise als Programmmodul ausgebildet; d.h., dass der Gerätetreiber 9A der Steuereinheit 1 hinzugefügt und/oder von der Steuereinheit 1 entfernt werden kann. Zweckmäßigerweise kann der Gerätetreiber 9A mittels des Grundprogramms 15 hinzugefügt und/oder entfernt werden.
Der Gerätetreiber 9A stellt eine Softwareschnittstelle 11 bereit, die von dem Anwendungsprogramm 12 und/oder einem nachstehend noch erläuterten Aufruf einer fernen Prozedur, angesprochen werden kann.
Die Softwareschnittstelle 11 definiert beispielsweise einen oder mehrere Befehle, die von dem Anwendungsprogramm 12 und/oder der Aufruf einer fernen Prozedur aufgerufen werden können. Zweckmäßigerweise ist in dem Gerätetreiber 9A für jede der definierten Befehle eine entsprechende Ansteuerung der dem Gerätetreiber 9A zugeordneten Hardware - beispielsweise dem Anschluss 25 - definiert. In dem Gerätetreiber 9A ist dabei insbesondere auch die exemplarisch außerhalb der Steuereinheit 1 vorgesehene Aktoreinheit 5 sowie insbesondere auch der Ventilantrieb 2 und/oder die Armatur 3 berücksichtigt; d.h. im Gerätetreiber 9A können grundsätzlich auch Informationen über die zugeordnete Funktionseinheit enthalten sein. Beispielsweise berücksichtigt der Gerätetreiber 9A die Abhängigkeit der Stellung der Armatur 3 von der der Aktoreinheit 5 bereitgestellten Ansteuerung bzw. den von dem Aktor-Anschluss 25 bereitgestellten Ansteuersignalen.
Zweckmäßigerweise definiert die Softwareschnittstelle 11 einen ersten Befehl zum Öffnen der Armatur 3. Diesem ersten Befehl ist im Gerätetreiber 9A eine Ansteuerung - zweckmäßigerweise der auszuführende Maschinencode - zugeordnet, mit dem unter Berücksichtigung des Aktor-Anschlusses 25, des Ventilantriebs 2 und der Armatur 3 ein Öffnen der Armatur 3 bewirkt wird. Die Softwareschnittstelle 11 kann eine Mehrzahl weiterer Befehle definieren - beispielsweise einen Befehl zum Schließen der Armatur 3, einen Befehl zum Versetzen der Armatur in eine durch einen angebbaren Parameter definierte Position und/oder einen Befehl zum Steuern und/oder Regeln des Prozessfluids auf einen bestimmten Druck und/oder Strom.
Der Gerätetreiber 9B berücksichtigt insbesondere Eigenschaften der Sensorschnittstelle 23 und/oder der Sensoreinheit 6. Zweckmäßigerweise definiert die Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9B einen Befehl zum Auslesen der Sensoreinheit 6 und/oder der Sensorschnittselle 23.
Der Gerätetreiber 9C berücksichtigt insbesondere Eigenschaften der Signaleinheit 7, beispielsweise die Abhängigkeit zwischen den an dem Signal-Anschluss 27 ausgegebenen Signalen und von der Signaleinheit 7 bereitgestellten Signalen. Die Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9C verfügt zweckmäßigerweise einen Befehl zur Ausgabe eines Signals.
Der Gerätetreiber 9D berücksichtigt insbesondere Eigenschaften der Kommunikationseinheit 8, beispielsweise die Abhängigkeit zwischen von der Kommunikationseinheit 8 empfangenen oder gesendeten Signalen und an dem Kommunikations-Anschluss 28 ausgegebenen oder eingegangenen Signalen. Die Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9D verfügt zweckmäßigerweise einen Befehl zum Erfassen eines Signals und/oder einen Befehl zum Ausgeben eines Signals an eine externe Steuerung 18, 19 und/oder die zweite Ventilsteuervorrichtung 20.
Bei dem vorstehend noch nicht näher thematisierten Gerätetreiber 9E handelt es sich zweckmäßigerweise um eine interne Funktionseinheit der Steuereinheit 1, beispielsweise um einen internen Sensor, beispielsweise einen Temperatursensor, und/oder einen internen A/D-Wandler und/oder einen internen D/A-Wandler. Die Softwareschnittstelle 11 umfasst zweckmäßigerweise Befehle zur Ansteuerung der internen Funktionseinheit.
Nachfolgend wird näher auf das Anwendungsprogramm 12 eingegangen. Zweckmäßigerweise ist das Anwendungsprogramm 12 in einer anderen Programmiersprache als der Gerätetreiber 9A und/oder das Grundprogramm 15 implementiert. Beispielsweise ist das Anwendungsprogramm 12 in einer Skriptsprache, insbesondere in Lua, programmiert. Vorzugsweise liegt das Anwendungsprogramm 12 in Quellcode oder in Bytecode vor.
Das Anwendungsprogramm 12 hat zweckmäßigerweise keinen direkten Zugriff auf die Hardware der Steuereinheit 1, sondern muss dafür insbesondere auf die Gerätetreiber 9A bis 9E und/oder das Grundprogramm 15 zurückgreifen.
Über das Anwendungsprogramm 12 kann insbesondere die Grundfunktion der Ventilsteuervorrichtung 10 festgelegt werden. Beispielsweise kann das Anwendungsprogramm 12 ausgebildet sein, eine Steuerfunktion bereitzustellen, mit der auf Basis eines empfangenen Signals die Armatur 3 in eine bestimmte Stellung versetzt werden kann. Zweckmäßigerweise umfasst das Anwendungsprogramm 12 einen Befehl zum Ansprechen der Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9D, um den Kommunikations-Anschluss 28 so anzusteuern, dass ein Steuersignal von der Kommunikationseinheit 8 empfangen werden kann. Exemplarisch umfasst das Anwendungsprogramm 12 ferner einen Befehl, um basierend auf dem empfangenen Steuersignal einen Befehl der Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9A aufzurufen, um den Aktor-Anschluss 25 so anzusteuern, dass mittels der Aktoreinheit 5 und dem Ventilantrieb 2 die Armatur 3 bzw. das Ventilglied der Armatur 3 die bestimmte Stellung einnimmt. Durch ein solches Anwendungsprogramm 12 nimmt die Ventilsteuervorrichtung 10 zweckmäßigerweise die Funktion einer Steuerung im systemtheoretischen Sinne an.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Steuereinheit 1 auch ein anderes Anwendungsprogramm umfassen, mit dem die Ventilsteuervorrichtung 10 die Funktion eines Reglers im systemtheoretischen Sinne annimmt. Dieses andere Anwendungsprogramm kann zusätzlich zu Befehlen zum Ansprechen der Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9A und 9D einen Befehl zum Ansprechen der Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9B umfassen, um über eine entsprechende Ansteuerung des Sensor-Anschlusses 26 zu bewirken, dass ein von der Sensoreinheit 6 erfasstes Sensorsignal empfangen wird. Ferner kann das Anwendungsprogramm ausgebildet sein, bei der Ansteuerung der Aktoreinheit 5 (über den Gerätetreiber 9A) das erfasste Sensorsignal zu berücksichtigen.
Die Steuereinheit 1 ist dementsprechend vorzugsweise ausgebildet, wahlweise ein erstes oder ein zweiten Anwendungsprogramm auszuführen, wobei das zweite Anwendungsprogramm eine andere Funktion, insbesondere eine Regler- und/oder Steuerfunktion zur Ansteuerung des Ventilantriebs 2 und/oder der Armatur 3, bereitstellt als das erste Anwendungsprogramm. Wie vorstehend erwähnt, kann das erste Anwendungsprogramm eine reine Steuerungsfunktion bereitstellen und das zweite Anwendungsprogramm eine Reglerfunktion.
Zweckmäßigerweise kann das erste und/oder das zweite Anwendungsprogramm zunächst auf der externen Steuerung 18 und/oder 19 abgelegt sein und von dort aus der Ventilsteuervorrichtung 10 bereitgestellt werden bzw. an die Ventilsteuervorrichtung 10 übertragen werden. Zweckmäßigerweise kann die Bereitstellung eines Anwendungsprogramms an die Ventilsteuervorrichtung 10 auf Basis eines von der externen Steuerung 18 oder 19 empfangenen Freischaltsignals erfolgen.
Ferner kann mit dem Anwendungsprogramm 12 eine Diagnosefunktion bereitgestellt werden, die z.B. über den Gerätetreiber 9B mit der Sensoreinheit 6 interagiert.
Zur Ausführung des Anwendungsprogramms 12 verfügt die Steuereinheit 1 exemplarisch über eine Laufzeitumgebung. Die Laufzeitumgebung wird beispielsweise von dem Grundprogramm 15 bereitgestellt. Bei der Laufzeitumgebung handelt es sich insbesondere um eine virtuelle Laufzeitumgebung 14, beispielsweise um eine virtuelle Maschine, insbesondere um eine Lua VM. Unter einer virtuellen Laufzeitumgebung soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Laufzeitumgebung verstanden werden, bei der das auszuführende Anwendungsprogramm keinen direkten Zugriff auf die Hardware der Steuereinheit 1 hat, sondern für den Hardware-Zugriff auf andere Programme - beispielsweise die Gerätetreiber 9A bis 9E - zurückgreifen muss. Ferner wird unter einer virtuellen Laufzeitumgebung insbesondere eine Laufzeitumgebung verstanden, bei der das die Laufzeitumgebung bereitstellende Grundprogramm 15 das Anwendungsprogramm anhalten bzw. einfrieren kann und das Anwendungsprogramm in dem angehaltenen Zustand mit seinen Zustandsvariablen speichern bzw. erfassen und insbesondere auch exportieren kann. Dies kann insbesondere bei dem nachstehend beschriebenen Betrieb der Ventilsteuervorrichtung 20 als Backup- Ventilsteuervorrichtung eingesetzt werden.
Beispielsweise können die erste Ventilsteuervorrichtung 10 und die zweite Ventilsteuervorrichtung 20, insbesondere in der in der 1 gezeigten Konstellation - wo derselbe Prozessfluidkanal durch die Prozessventile 33, 34 verläuft - redundant zueinander betrieben werden, so dass das zweite Prozessventil 34 als Backup für das erste Prozessventil 33 dient.
Zweckmäßigerweise ist eine externe Steuerung 18, 19 und/oder die erste Ventilsteuervorrichtung 10 und/oder die zweite Ventilsteuervorrichtung 20 ausgebildet, den Zustand des ersten Prozessventils 33 zu überwachen. Wird dabei eine Störung des ersten Prozessventils 33 festgestellt, so kann bewirkt werden (beispielsweise durch ein entsprechendes Steuersignal einer externen Steuerung 18, 19 und/oder der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 und/oder der zweiten Ventilsteuervorrichtung 20), dass die Steuereinheit 1 der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 den aktuellen Programmzustand des auf der Steuereinheit 1 der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 ausgeführten Anwendungsprogramms 12 erfasst und den erfassten Programmzustand der zweiten Ventilsteuervorrichtung 20 - beispielsweise direkt oder über eine der externen Steuerungen 18, 19 - bereitstellt. Zweckmäßigerweise stoppt die erste Ventilsteuervorrichtung 10 die Ausführung des Anwendungsprogramms 12 und die zweite Ventilsteuervorrichtung 10 führt ein Anwendungsprogramm fort, basierend auf dem übertragenen Programmzustand. Zweckmäßigerweise wird zusätzlich zum Programmzustand auch das Anwendungsprogramm 12 an die zweite Ventilsteuervorrichtung 20 bereitgestellt. Auf diese Weise kann die zweite Ventilsteuervorrichtung 20 als Backup für die erste Ventilsteuervorrichtung 10 einspringen, um die korrekte Steuerung/Regelung des durch den Prozessfluidkanal fließenden Prozessfluids auch dann zu gewährleisten, wenn die erste Ventilsteuervorrichtung 10 bzw. das erste Prozessventil 33 ausfällt.
Exemplarisch verfügt die Steuereinheit 1 über einen Interpreter zur Ausführung des Anwendungsprogramms 12 und/oder einen Compiler zum Kompilieren des Anwendungsprogramms 12 bevor es ausgeführt wird. Der Interpreter und/oder Compiler können von dem Grundprogramm 15 bereitgestellt werden. Beispielsweise erfolgt die Ausführung des Anwendungsprogramms 12, des Interpreters und/oder des Compilers in einer/der virtuellen Maschine.
Ferner verfügt die Steuereinheit 1 exemplarisch über ein den Gerätetreiber 9A beschreibendes Modell 16. Das Modell 16 beschreibt beispielsweise die aufrufbaren Befehle des Gerätetreibers 9A und/oder die mit den Befehlen bewirkbaren Aktionen der zugeordneten Funktionseinheit. Ferner kann das Modell 16 Zustände der Funktionseinheit und/oder Zustände des Prozessventils 33 beschreiben. Die Steuereinheit 1 ist vorzugsweise ausgebildet, das Modell 16 dem Anwendungsprogramm 12 bereitzustellen. Zweckmäßigerweise ist das Anwendungsprogramm 12 ausgebildet, auf das Modell 16 zurückzugreifen und bei der Interaktion mit dem Gerätetreiber 9A berücksichtigen. Beispielsweise kann das Anwendungsprogramm 12 ausgebildet sein, basierend auf dem Modell 16 einen Befehl der Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9A aufzurufen.
Ferner kann die Steuereinheit 1 ausgebildet sein, das Modell 16 der ersten externen Steuerung 18 und/oder zweiten externen Steuerung 19 bereitzustellen. Beispielsweise ist die erste Steuerung 18 und/oder die zweite Steuerung 19 ausgebildet, eine Modell-Anfrage an die Ventilsteuervorrichtung 10 zu übertragen und die Steuereinheit 1 ist ausgebildet, das Modell 16 in Ansprechen auf die Modell-Anfrage an die erste externe Steuerung 18 und/oder die zweite externe Steuerung 19 zu übertragen. Dies kann insbesondere im Zusammenhang mit dem nachstehend noch erläuterten Aufruf einer entfernten Prozedur erfolgen.
Das Modell 16 kann in einer der externen Steuerungen 18, 19 und/oder der Steuereinheit 1 insbesondere als virtuelles Modell des Prozessventils 33 genutzt werden und bei der Ansteuerung verwendet werden. Beispielsweise kann mithilfe des Modells 16 der aktuelle Zustand des Prozessventils 33 dokumentiert bzw. nachgebildet werden.
Zweckmäßigerweise kann für jeden Gerätetreiber 9A bis 9E ein eigenes Modell 16 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch ein Modell vorhanden sein, das mehrere oder sämtliche Gerätetreiber der Steuereinheit 1 beschreibt.
Der Gerätetreiber 16 umfasst exemplarisch ein ausführbares Programmmodul 21. Das Programmmodul 21 kann beispielsweise von dem Anwendungsprogramm 12 und/oder einer externen Steuerung 18, 19 ausgeführt werden. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Programmmodul 21 um eine Testprozedur, insbesondere zum Testen eines oder mehrerer der Gerätetreiber 9A bis 9E bzw. einer oder mehreren zugeordneten Funktionseinheiten. Beispielsweise umfasst die Testprozedur einen Befehl zum Betätigen der Aktoreinheit 5 und/oder einen Befehl zum Erfassen eines Sensorsignals von der Sensoreinheit 6.
Alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend diskutierten Ausgestaltung der Steuereinheit 1, bei der die Softwareschnittstellen 11 der Gerätetreiber 9A bis 9E von dem auf der Steuereinheit 1 ausgeführten Anwendungsprogramm 12 angesprochen werden, ist es auch möglich, dass die Steuereinheit 1 ausgebildet ist, von der externen Steuerung 18 und/oder 19 einen Aufruf einer entfernten Prozedur (auch als Remote Procedure Call bekannt) zu empfangen und eine Softwareschnittstelle 11 eines der Gerätetreiber 9A bis 9E basierend auf dem Aufruf einer entfernten Prozedur anzusprechen.
In diesem Fall kann auf das Anwendungsprogramm 12 auf der Steuereinheit 1 verzichtet werden; d.h., die Steuereinheit 1 kann in diesem Fall auch kein Anwendungsprogramm 12 aufweisen.
Zweckmäßigerweise sind die externe Steuerung 18 und/oder 19 und/oder die zweite Ventilsteuervorrichtung 20 ausgebildet, über einen Aufruf einer entfernten Prozedur die Softwareschnittstelle 11 des Gerätetreibers 9A der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 anzusprechen, um eine Ansteuerung einer Funktionseinheit der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 zu bewirken.
Vorzugsweise ist dabei das Anwendungsprogramm 12 auf der externen Steuerung 18 und/oder 19 und/oder der zweiten Ventilsteuervorrichtung 20 vorhanden, und die Instruktionen des Anwendungsprogramms 12 werden nach und nach an die Steuereinheit 1 der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 zur Ausführung übertragen. Zweckmäßigerweise verfügt die externe Steuerung 18 und/oder 19 dabei über eine virtuelle Laufzeitumgebung, insbesondere eine Virtuelle Maschine, auf der das Anwendungsprogramm 12 ausgeführt wird. Das Anwendungsprogramm 12 kann dabei insbesondere in der Cloud und/oder einem Kommunikationsgateway oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung ausgeführt werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein Update und/oder Wechsel des Anwendungsprogramms 12 erleichtert werden. Die Kommunikationsarchitektur entspricht beispielsweise einem Client/Server-Modell, bei dem das Anwendungsprogramm 12 gegen einen Proxy der realen Ventilsteuervorrichtung 10 bzw. des realen Prozessventils 33 bzw. einer Funktionseinheit und/oder deren Modell 16 arbeitet.
Zudem ist es auch möglich, dass das Anwendungsprogramm 12 auf der Ventilsteuervorrichtung 10 ausgeführt wird und eine der externen Steuerungen 18, 19 auf das Anwendungsprogramm 12 zugreift. Die externe Steuerung 18 oder 19 arbeitet in diesem Fall nicht mehr gegen die reale Ventilsteuervorrichtung 10 bzw. die Funktionseinheit sondern gegen eine virtualisierte Version davon. Dadurch wird der Austausch der Ventilsteuervorrichtung 10 erleichtert.
Zweckmäßigerweise kann das gleiche Anwendungsprogramm auf der ersten Ventilsteuervorrichtung 10, einer externen Steuerung 18 oder 19 und/oder der zweiten Ventilsteuervorrichtung ausgeführt werden - und zwar insbesondere zum Zwecke der lokalen Ansteuerung der Funktionseinheit und/oder zu dem vorstehend genannten Zwecke der Ansteuerung einer entfernten Funktionseinheit über den Aufruf der entfernten Prozedur. Vorzugsweise kann das identische Anwendungsprogramm 12 auf den beiden Ventilsteuerköpfen 10, 20 und einer der Steuerungen 18, 19 ausgeführt werden.
Vorzugsweise sind die erste Ventilsteuervorrichtung 10 und die zweite Ventilsteuervorrichtung 20 so ausgebildet, dass das gleiche Anwendungsprogramm auf der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 und der zweiten Ventilsteuervorrichtung 20 ausgeführt werden kann, selbst dann, wenn sich die durch das Anwendungsprogramm angesprochene Funktionseinheit bei den Ventilsteuervorrichtungen 10, 20 unterscheidet. Zweckmäßigerweise umfasst das Anwendungsprogramm 12 dabei über einen Befehl, mit dem bei der Ausführung in beiden Ventilsteuervorrichtungen 10, 20 jeweils auf die Softwareschnittstelle 11 eines Gerätetreibers zugegriffen wird. Während nun der Gerätetreiber der ersten Ventilsteuervorrichtung 10 diesen Befehl in eine erste Ansteuerung umsetzt, setzt der Gerätetreiber der zweiten Ventilsteuervorrichtung den (gleichen) Befehl in eine andere Ansteuerung um. Auf diese Weise kann das gleiche Anwendungsprogramm 12 auch bei Ventilsteuervorrichtungen 10, 20 verwendet werden, mit denen unterschiedliche Funktionseinheiten angesteuert werden. Zweckmäßigerweise bilden die erste Ventilsteuervorrichtung 10 und die zweite Ventilsteuervorrichtung 20 dabei Teil eines jeweiligen Prozessventils 33, 34, wie in der 1 exemplarisch gezeigt. Vorzugsweise unterscheidet sich das erste Prozessventil 33 von dem zweiten Prozessventil 34 in der Steuereinheit 1, einer Funktionseinheit, der Aktoreinheit 5, dem Ventilantrieb 2 und/oder der Armatur 3. Dem einen oder mehreren Unterschieden wird durch entsprechenden Gerätetreibern Rechnung getragen, so dass beide Prozessventile 33, 34 trotz ihrer Unterschiede mit dem gleichen Anwendungsprogramm 12 betrieben werden können.

Claims

Ventilsteuervorrichtung (10; 20), die als Ventilsteuerkopf und/oder Ventilstellungsreglerkopf ausgebildet ist, zur Ansteuerung eines Ventilantriebs (2) und/oder einer Armatur (3), umfassend eine Steuereinheit (1) zur Interaktion mit einer Funktionseinheit, die als Aktoreinheit (5), Sensoreinheit (6), Signaleinheit (7) und/oder Kommunikationseinheit (8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) über einen Gerätetreiber (9A, 9B, 9C, 9D, 9E) zur Interaktion mit der Funktionseinheit verfügt, wobei der Gerätetreiber (9A, 9B, 9C, 9D, 9E) eine Softwareschnittstelle (11) bereitstellt, die von einem auf der Steuereinheit (1) ausführbaren Anwendungsprogramm (12) und/oder von einem Aufruf einer fernen Prozedur ansprechbar ist, um eine Interaktion mit der Funktionseinheit zu bewirken.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit von der Steuereinheit (1) abgesetzt ist.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, eine virtuelle Laufzeitumgebung, insbesondere eine virtuelle Maschine, zur Ausführung eines/des insbesondere die Softwareschnittstelle (11) ansprechenden Anwendungsprogramms (12) bereitzustellen.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, ein auf der Steuereinheit (1) in Quellcode, insbesondere in einer Skriptsprache, und/oder in Bytecode vorliegendes, insbesondere die Softwareschnittstelle (11) ansprechendes, Anwendungsprogramm (12) auszuführen.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) über einen Interpreter zur Ausführung eines/des Anwendungsprogramms (12) und/oder einen Compiler zum Kompilieren eines/des Anwendungsprogramms (12) verfügt.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gerätetreiber in einer ersten Programmiersprache implementiert ist und ein/das auf der Steuereinheit (1) ausführbare Anwendungsprogramm (12) in einer von der ersten Programmiersprache verschiedenen zweiten Programmiersprache implementiert ist.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) über ein Modell (16) verfügt, das den Gerätetreiber (9A, 9B, 9C, 9D, 9E) und/oder Zustände einer Funktionseinheit und/oder eines die Ventilsteuervorrichtung (10; 20) umfassenden Prozessventils beschreibt, und ausgebildet ist, das Modell (16) dem/einem auf der Steuereinheit (1) ausführbaren Anwendungsprogramm (12) und/oder einer externen Steuerung (18, 19) bereitzustellen.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (6) über ein ausführbares Programmmodul (21), insbesondere eine Testprozedur, verfügt.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, einen aktuellen Programmzustand eines/des auf der Steuereinheit (1) ausführbaren Anwendungsprogramms (12) zu erfassen und den erfassten Programmzustand einer externen Steuerung und/oder einer weiteren Ventilsteuervorrichtung (10; 20) bereitzustellen.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, einen erfassten aktuellen Programmzustand eines auf einer weiteren Ventilsteuervorrichtung (10; 20) ausgeführten Anwendungsprogramms (12) zu empfangen und selbst das Anwendungsprogramm (12) gemäß dem erfassten Programmzustand auszuführen.
Ventilsteuervorrichtung (10; 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, wahlweise ein erstes oder ein zweiten Anwendungsprogramm (12) auszuführen, wobei das zweite Anwendungsprogramm eine andere Funktion, insbesondere eine andere Regler- und/oder Steuerfunktion zur Ansteuerung des Ventilantriebs (2) und/oder der Armatur (3), bereitstellt als das erste Anwendungsprogramm.
System (30) umfassend eine erste Ventilsteuervorrichtung (10) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, eine externe Steuerung (18, 19) und/oder eine zweite Ventilsteuervorrichtung (20) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche.
System (30) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventilsteuervorrichtung (10) und die externe Steuerung (18, 19) ausgebildet sind, das Anwendungsprogramm (12) auszuführen und/oder die erste Ventilsteuervorrichtung (10) und die zweite Ventilsteuervorrichtung (20) ausgebildet sind, das Anwendungsprogramm (12) auszuführen.
System (30) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Steuerung (18, 19) und/oder die zweite Ventilsteuervorrichtung (20) ausgebildet sind, über einen Aufruf einer entfernten Prozedur die Softwareschnittstelle (11) des Gerätetreibers (9A, 9B, 9C, 9D, 9E) der ersten Ventilsteuervorrichtung (10) anzusprechen, um eine Interaktion mit der Funktionseinheit der ersten Ventilsteuervorrichtung (10) zu bewirken.
System (30) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Steuerung (18, 19) über ein erstes Anwendungsprogramm und ein von dem ersten Anwendungsprogramm verschiedenes zweites Anwendungsprogramm verfügt und ausgebildet ist, der ersten Ventilsteuervorrichtung (10) wahlweise das erste Anwendungsprogramm oder das zweite Anwendungsprogramm bereitzustellen und/oder an die erste Ventilsteuervorrichtung (10) einen Aufruf einer entfernten Prozedur wahlweise gemäß dem ersten Anwendungsprogramm oder gemäß dem zweiten Anwendungsprogramm zu übertragen, wobei vorzugsweise das erste Anwendungsprogramm und/oder das zweite Anwendungsprogramm ausgebildet ist, die Softwareschnittstelle (11) der ersten Ventilsteuervorrichtung (10) anzusprechen.