DE10223158B4

DE10223158B4 - Prozess-Steuersystem

Info

Publication number: DE10223158B4
Application number: DE10223158.3A
Authority: DE
Inventors: Shingo Fujinami; You Funaki; Satoshi Okada; Takafumi Kawano
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2022-05-25
Also published as: US20040015244A1; DE10223158A1; US7054694B2; AU4063102A; AU761907B2

Abstract

Prozess-Steuersystem mit: einem Erzeugungssystem, einem Ausführungssystem und einem Einstellungssystem, wobei das Erzeugungssystem ausgestattet ist mit: einer Steuerlogik-Erzeugungseinheit (10) mit einem Steuerlogik-Erzeugungsmittel, das eine durch eine Steueranwendung verwendete Steuerlogik erzeugt, und einem Label-Festlegungsmittel (12), das Variablen festlegt, die durch die Steuerlogik mittels Label-Namen gehandhabt werden; wobei das Ausführungssystem ausgestattet ist mit: einer Steuereinheit (20) mit einer Korrespondenztabelle (22) und einem Steueranwendungs-Ausführungsmittel (21), das durch Herunterladen von Daten des Steuerlogik-Erzeugungsmittels (10) gebildet wird, wobei die Korrespondenztabelle (22) durch Herunterladen von Daten des Label-Festlegungs-Mittels (12) erzeugt wird und eine Übereinstimmung zwischen den Label-Namen und Mount-Positionen bereitstellt, die Eingabe/Ausgabe-Module (40a, 40b) spezifizieren; einer Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit (40), die die Eingabe/Ausgabe-Module (40a, 40b) zum Eingeben und Ausgeben von Daten eines realen Prozess-Sensors und eines realen Prozess-Aktuators umfasst; und wobei die von der Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit (40) eingegebenen und ausgegebenen Daten gemäß der Korrespondenztabelle (22) der zugehörigen Steuerlogik zugeordnet sind, wobei das Einstellungssystem ausgestattet ist mit: einer Tabellen-Wartungseinheit (30), die die Übereinstimmungen zwischen den Label-Namen und den Mount-Positionen in der Korrespondenztabelle (22) wartet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prozess-Steuersystem, bei dem die Steuermaschine eine software-mäßig speicherprogrammierbare Steuerung (soft PLC; Programmable Logic Controller) ist, und insbesondere eine Soft-PLC, die in einer auf dem IEC 61131-3-Standard beruhenden Programmiersprache geschrieben ist.
Prozess-Steuersysteme, bei denen eine Logiksteuerung beruhend auf einer Soft-PLC, in der Funktionen durch Software festgelegt sind, als Steueranwendungs-Ausführungsmaschine verwendet wird, sind in Abhängigkeit von der Nachfrage nach offenen Systemen oft in einer Programmiersprache in Übereinstimmung mit dem IEC 61131-3-Standard geschrieben. Eine Soft-PLC ist ein Software-Modell.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels eines internen Stands der Technik eines Prozess-Steuersystems, bei dem eine Soft-PLC als Steuermaschine verwendet wird. Eine Steuereinheit 1 umfasst ein Betriebsmittel (operation means) 1a und ein Dateneingabemittel 1b für das Betriebsmittel 1a.
Eine Eingabe-/Ausgabe-Einheit 2 empfängt ein Eingabesignal (Analogsignal) bezüglich Werte in physikalischen Einheiten (physical unit values, im Folgenden als physikalische Einheitswerte bezeichnet) und ähnliches von einem Prozess, überträgt dann den Eingabewert zu dem Dateneingabemittel 1b der Steuereinheit 1 nach A/D-Wandlung und Normierung. Ein I/O-Bus 3 verbindet die Steuereinheit 1 und die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 2.
Eine Betriebs- und Überwachungseinheit 4 hat eine Maschine-Schnittstellenfunktion und ist mit der Steuereinheit 1 durch einen Steuerbus 5 verbunden. Der Betriebswert des Betriebsmittels 1a wird an ein Anzeigemittel 4a übertragen, dann in eine Skalenwert einer physikalischen Einheit (physical unit value scale; im Folgenden als physikalische Einheitsskala bezeichnet) gewandelt und angezeigt.
In der Steuereinheit 1 und in der Betriebs- und Überwachungseinheit 4 werden der Eingabewert und der Betriebswert als Daten bereitgestellt, bei denen die physikalische Einheitswertspanne normiert ist (0 bis 100%). Daher erfordern die Betriebsabläufe und das Anzeigen von Technik-Einheitswert-Skalendaten (engineering unit value scale data) für den physikalischen Einheitswert.
Ein Technik-Einheitswert-Skalendaten-Einstellmittel 6 (engineering unit value scale data setting means) stellt Technik-Einheitswert-Skalendaten für das Betriebsmittel 1a ein. Ein Technik-Einheitswert-Skalendaten-Einstellmittel 7 stellt die Technik-Einheitswert-Skalendaten für das Anzeigemittel 4a für die Betriebs- und Überwachungseinheit ein.
Dementsprechend sind die Eingaben einer herkömmlichen Soft-PLC normierte Daten, so dass, wenn Technik-Einheitswerte zu handhaben sind, die Technik-Einheitswert-Skalendaten sowohl dem Betriebsmittel als auch dem Anzeigemittel zugeführt und getrennt in physikalische Einheitsdaten gewandelt werden müssen.
Insbesondere in dem Fall, in dem die Soft-PLC in einer Programmiersprache beruhend auf dem IEC 61131-3-Standard geschrieben ist, müssen Parameter, wie die Technik-Einheitswert-Skalendaten, für die Soft-PLC mit externen Variablen festgelegt werden. Zusätzlich ist es nötig, die Technik-Einheitswert-Skalendaten als externe Variable getrennt in der Steuereinheit 1 und der Betriebs- und Überwachungseinheit 4 einzustellen, die unabhängige Hardware-Konfigurationen mit einer Busverbindung aufweisen.
Wenn deshalb Technik-Einheitswert-Skalendaten geändert werden müssen, ist es nötig, die Technik-Einheitswert-Skalendaten-Informationseingabe sowohl in das Betriebsmittel 1a als auch das Anzeigemittel 4a zu ändern. Wenn die Plätze (locations), die zu ändern sind, aufgrund eines Fehlers nicht vollständig aufgrund eines Fehlers erkannt werden, wird es eine Änderungsweglassung (change omission) geben, und daher wird es ein Problem geben, dass der Betriebswert und die Anzeigeskala fehlerhaft sind.
Das Ändern beider Einstellungen durch einen Operator umfasst im wesentlichen eine Zeitlücke, wie in dem Übergangszustand, bei dem die Daten für nur eine von ihnen geändert wurden, wobei es ähnliche Probleme gibt, bei denen der Betriebswert und die Anzeigeskala fehlerhaft sind. Aus der Druckschrift US 5 845 149 A ist ein Prozess-Steuersystem mit einem Erzeugungssystem und einem Ausführungssystem bekannt. Das Erzeugungssystem ist mit einer Steuerlogik-Erzeugungseinheit mit einem Steuerlogik-Erzeugungsmittel, das eine durch eine Steueranwendung verwendete Steuerlogik erzeugt, und mit einem Label-Festlegungsmittel, das Variablen festlegt, die durch die Steuerlogik mittels Label-Namen gehandhabt werden, ausgestattet. Das Ausführungssystem ist mit einer Steuereinheit mit einer Korrespondenztabelle und einem Steueranwendungs-Ausführungsmittel, das durch Herunterladen von Daten des Steuerlogik-Erzeugungsmittels gebildet wird, wobei die Korrespondenztabelle durch Herunterladen von Daten des Label-Festlegungs-Mittels erzeugt wird und eine Übereinstimmung zwischen den Label-Namen und Mount-Positionen bereitstellt, die Eingabe/Ausgabe-Module spezifizieren, und mit einer Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit, die die Eingabe/Ausgabe-Module zum Eingeben und Ausgeben von Daten eines realen Prozess-Sensors und eines realen Prozess-Aktuators umfasst, ausgestattet. Hierbei werden die von der Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit eingegebenen und ausgegebenen Daten gemäß der Korrespondenztabelle der zugehörigen Steuerlogik zugeordnet.
Die Korrespondenztabelle wird nur durch das Erzeugungssystem geschrieben, was individuelle Änderungen und die Wartung der Tabelle erschwert.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Prozesssteuuer-System bereitzustellen, das die oben genannten Probleme löst.
Die oben genannte Aufgabe wird durch ein Prozesssteuer-System nach Anspruch 1 gelöst. Der abhängige Anspruch bezieht sich auf eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Prozesssteuer-Systems.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels des Standes der Technik eines Prozess-Steuersystems.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines ersten Beispiel-Systems, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, aber dessen Erläuterung zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines zweiten Beispiel-Systems, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, aber dessen Erläuterung zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm der Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine Darstellung eines Anwendungsbeispiels der Erfindung.
6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines dritten Beispiel-Systems, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, aber dessen Erläuterung zum Verständnis der Erfindung beiträgt.
7 ist eine Ausführungsform eines Prozess-Steuersystems mit der Steuereinheit aus 6.
Die Erfindung wird nun detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen in den 4 und 5 beschrieben.
(Erstes Beispiel-System)
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines ersten Beispiel-Systems, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei identische Elemente zu jenen des Beispiels des Standes der Technik, das in 1 beschrieben wurde, mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht beschrieben sind.
In der Steuereinheit 1 wird einem Eingabedaten-Speichermittel 1c ein Eingabewert von dem Dateneingabemittel 1b und Technik-Einheitswert-Skalendaten von einem Initialisierungsmittel 1d gegeben, wobei der Eingabewert und die Technik-Einheitswert-Skalendaten einander zugeordnet und dann gespeichert werden. Das Betriebsmittel 1a liest die strukturierten Eingabedaten (Eingabewert und Technik-Einheitswert-Skalendaten) von dem Eingabedaten-Speichermittel 1c, wandelt sie in Technik-Einheitswerte um, und führt auf sie bezogene Berechnungen durch.
Ein Initialisierungsmittel 1d liest die Technik-Einheitswert-Skalendaten aus einer Datenbank 1e und setzt sie in das Eingabedaten-Speichermittel 1c. Die Datenbank 1e verwaltet zentral die Technik-Einheitswert-Skalendaten, die von dem Prozess-Steuersystem benötigt werden.
Daher werden Änderungen in der Technik-Einheitswert-Skalendaten nur durch Bearbeiten (managing) von Datenänderungen in dieser Datenbank verwirklicht.
Das Anzeigemittel 4a der Betriebs- und Überwachungseinheit 4 liest die strukturierten Betriebsdaten (Betriebswert- und Technik-Einheitswert-Skalendaten) von dem Betriebsmittel 1a über den Steuerbus 5, wandelt diese in eine physikalische Einheitswert-Skala und zeigt sie an.
In der Struktur der strukturierten Daten wird ein einzelnes Datenelement (data item) durch ein Paar gebildet, das aus einem normierten Eingabewert oder Betriebswert und aus Technik-Einheitswert-Skalendaten besteht. Insbesondere werden die normierten Daten und die Technik-Einheitswert-Skalendaten in einem Paar von Speicherbereichen gehalten, wobei sie ein einzelnes Datenelement bilden. Somit wird das Eingabedaten-Speichermittel 1c durch ein Speichertabellenmittel mit mehreren Paaren strukturierter Daten verwirklicht.
Dementsprechend liegen die strukturellen Charakteristika dieses Beispiel-Systems in der Tatsache, dass ein Eingabewert und Technik-Einheitswert-Skalendaten einander zugeordnet und in dem Eingabedaten-Speichermittel 1c gespeichert werden, und in der Tatsache, dass das Betriebsmittel 1a und das Anzeigemittel 4a nicht separat die Technik-Einheitswert-Skalendaten halten, aber ausgestaltet sind, um Bezug auf diese zu nehmen, als Teil der strukturierten Daten von einer Datenbezugsquelle.
(Zweites Beispiel-System)
3 ist ein Funktionsblockdiagramm des zweiten Beispiel-Systems, das nicht Gegenstand der Erfindung ist. Es unterscheidet sich von 2 in der Struktur eines Senders (transmitters) 8, der mit einer Eingabesignalleitung 9 zu einer Eingabeeinheit 2 verbunden ist.
Im allgemeinen benutzt der Sender Technik-Einheitswert-Skaleninformation zur Normierung eines Messsignals, bevor er dieses ausgibt. Daher enthält die Ausgabe Technik-Einheitswert-Skaleninformation.
Der Sender 8 gibt ein Eingabesignal und Technik-Einheitswert-Skalendaten als strukturiertes Signal über die Eingabesignalleitung 9 aus. Die Eingabeeinheit 2 erzeugt strukturierte Eingabedaten (Eingabewert und Technik-Einheitswert-Skalendaten) durch A/D-Wandlung des Eingabesignals.
Das Dateneingabemittel 1b liest die strukturierten Eingabedaten (Eingabewert und Technik-Einheitswert-Skalendaten) von der Eingabeeinheit 2 über den I/O-Bus 3 und speichert diese in dem Eingabedaten-Speichermittel 1c.
Das Betriebsmittel 1a liest die strukturierten Eingabedaten (Eingabewert und Technik-Einheitswert-Skalendaten) von dem Eingabedaten-Speichermittel 1c, wandelt diese in Technik-Einheitswertdaten um und führt auf diese bezogene Berechnungen durch. Das Anzeigemittel 4a liest die strukturierten Betriebsdaten (Betriebsdaten und Technik-Einheitswert-Skalendaten) von dem Betriebsmittel 1a über den Steuerbus 5, wandelt diese in eine physikalische Einheitswertskala und zeigt sie an.
Bei diesem Beispiel-System ist es bezüglich der Technik-Einheitswert-Skalendaten hinreichend, nur die Einstellungen des Senders 8, der das Messsignal überträgt, zu ändern, ohne jegliche Änderung der Steuereinheit 1 und der Betriebs- und Überwachungseinheit 4 vorzunehmen.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist bei dem zweiten Beispiel-System ein Eingabedaten-Speichermittel, das einen Eingabewert und Technik-Einheitswert-Skalendaten einander zuordnet und speichert, in einer Steuereinheit vorgesehen, die es ermöglicht, die Technik-Einheitswert-Skalendaten, die von dem Betriebsmittel und der Betriebs- und Überwachungseinheit benötigt werden, zentral zu verwalten.
Deshalb können beim Handhaben (managing) von Änderungen der Technik-Einheitswert-Skalendaten die Technik-Einheitswert-Skalendaten durch die jüngsten Daten durch Ändern nur eines Ortes (location) der Datenbank in der Steuereinheit oder den Sendereinstellungen ersetzt werden. Dies schaltet das Problem der Änderung von Einstellungen an mehreren Stellen bei Einheiten des Standes der Technik aus.
(Ausführungsform der Erfindung)
4 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
Eine Steuerlogik-Erzeugungseinheit 10 ist eine Einheit, die Steueranwendungen erzeugt, die durch eine Steuereinheit 20 ausgeführt werden. Im allgemeinen wird sie durch einen General-Purpose-Computer mit einer Platteneinheit verwirklicht.
Bei der Steuerlogik-Erzeugungseinheit 10 erzeugt ein Steuerlogik-Erzeugungsmittel 11 eine Steuerlogik beruhend auf einer Soft-PLC. Ein Label-Festlegungsmittel 12 legt Variablen fest, die von der Steuerlogik mit Label-Namen gehandhabt werden. Die Daten dieser Mittel werden in die Steuereinheit 20 heruntergeladen. Die Steuerlogik wird für Steueranwendungen verwendet.
Die Steuereinheit 20 ist eine Einheit, die mit dem echten Prozesssensor und Aktuator in Kommunikation steht und die Prozesssteuerungen durchführt. Im allgemeinen wird sie auf einem speziell zugeordneten Computer ausgeführt.
Ein Steueranwendungs-Ausführungsmittel 21 verwendet als eine Ausführungseinheit einen Soft-PLC, die aus von dem Steuerlogik-Erzeugungsmittel 11 heruntergeladenen Daten gebildet ist.
Zusätzlich ist in der Steuereinheit 20 eine Korrespondenztabelle 22 beruhend auf von dem Label-Festlegungsmittel heruntergeladenen Daten gebildet. Mount-Positions-Übereinstimmungen zwischen den Label-Namen und den echten Prozess-I/O-Daten werden eindeutig durch die Einträge in der Korrespondenztabelle 22 bestimmt.
Eine Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit 40 umfasst mehrere Eingabemodule 40a und mehrere Ausgabemodule 40b, die Daten des echten Prozesssensors 50 und Aktuators 60 eingeben und ausgeben.
Jedes dieser Module ist einem bestimmten Label-Namen zugeordnet, beruhend auf den Festlegungen der vorgenannten Korrespondenztabelle 22. Das Steueranwendungs-Ausführungsmittel 21 tauscht Daten mit dem echten Prozess über die Eingabe/Ausgabe-Module mit dem vorgegebenen Label aus und führt die Steuerungen durch.
Eine Tabellen-Wartungseinheit 30 greift auf die Korrespondenzstabelle 22, die den Label-Namen und die Mount-Positions-Übereinstimmungen festlegt, über eine Schnittstelle mit dem Operator zu, und stellt die Übereinstimmungsbeziehungen zwischen dem Label-Namen und der Mount-Positionen, je nach Wunsch ein.
Als nächstes wird ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung der Erfindung detaillierter mit Bezug auf 5 erläutert. Der Bereich (A), der durch die unterbrochenen Linien in dem Soft-PLC-Erzeugungssystem eingezeichnet ist, entspricht der Steuerlogik-Erzeugungseinheit 10 aus 4. Der Bereich (B) in dem Ausführungssystem entspricht der Steuereinheit 20 und der Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit 40 aus 4. Der Bereich (C) ist ein Einstellungssystem, das der Tabellen-Wartungseinheit 30 aus 4 entspricht.
In der Steuerlogik-Erzeugungseinheit 10 ist das Bezugszeichen 11 eine Steuerlogik (Task A), die durch die Soft-PLC geschrieben ist. Die Logikeinheit-POU (Program Organization Unit), der Eingabe-Label-Name IN01 und der Ausgabe-Label-Name OUT01 werden festgelegt und als ein Soft-PLC-Ausführungsmittel 21 der Steuereinheit 20 in das Ausführungssystem (B) heruntergeladen.
In der Steuereinheit 20 sind Datenpufferspeicher 23 und 24 Bereiche, die für den Eingabe-Label-Namen IN01 und den Ausgabe-Label-Namen OUT01 vorgesehen sind. Eingabe/Ausgabe-Bildnamen %ID0000 und %OD0000 bezeichnen Datenpufferbereiche für Eingabe-Label-Namen IN01 und Ausgabe-Label-Namen OUT01.
Bei der Steuerlogik-Erzeugungseinheit 10 des Erzeugungssystems legt ein Programm 12b globale Änderungen beruhend auf der Tabellen-Information einer Label-Festlegungstabelle 12a fest. Die Label-Festlegungstabelle 12a und das Programm 12b werden in die Korrespondenztabelle 22 für Label-Mount-Positionen der Steuereinheit 20 heruntergeladen.
Zusätzlich legt ein Programm 13 das I/O-Bild der vorgenannten Datenpufferspeicher 23 und 24 in der Steuereinheit 20 fest, und wird zu der Steuereinheit 20 heruntergeladen.
In der Tabellen-Wartungseinheit 30 in dem Einstellungssystem werden echte Prozess-Eingabe/Ausgabe-Daten, die mit dem Eingabe-Label-Namen IN01 und dem Ausgabe-Label-Namen OUT01 zu verbinden sind, festgelegt. Diese Daten werden in die vorgenannte Korrespondenztabelle 22 und zu einer Eingabedaten-Modulgruppe 40a und Ausgabedaten-Modulgruppe 40b in der Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit 40 heruntergeladen.
Diese Modulgruppen 40a und 40b sind eindeutig in einer 1:1-Art mit den Mount-Positionen für jeden Label-Namen festgelegt, so dass das Steueranwendungs-Ausführungsmittel mit allen Eingabe/Ausgabe-Daten beruhend auf der Label-Namen-Einstellung kommunizieren kann und echte Prozesssteuerungen ausführen kann.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, sind bei der Erfindung die Label-Namen jedem Eingabe/Ausgabe-Punkt zugeordnet, und auf diese Labels wird von der Steuerlogik zugegriffen, wodurch es möglich ist, Eingabe/Ausgabe-Hardware-Mounting-Information für Bereiche außerhalb der Steuerlogik bereitzustellen.
Daher ist es in Fällen, in denen es erwünscht ist, die Mount-Position bei den I/O-Daten zu ändern, ausreichend, den Label-Namen zu ändern, wobei eine Änderung der Steuerlogik (Programm) unnötig ist.
Da spezifische Eingabe/Ausgabe-Mount-Information nicht in der Steuerlogik eingebunden ist, wird die allgemeine Anwendbarkeit und Wiederverwendbarkeit der Steuerlogik verbessert, wodurch es möglich wird, die Änderung des Eingabe/Ausgabe-Mountings flexibel anzupassen.
(Drittes Beispiel-System)
6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines dritten Beispiel-Systems, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.
6 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuereinheit in einem Prozesssteuersystem illustriert. 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuereinheit darstellt, in der ein Eingabeerzeugung und eine PLC vorgesehen sind, die Funktionen hat, die in Software festgelegt sind, und die Steueranwendungen ausführt.
Ein PLC-Mittel 71 arbeitet innerhalb der Steuereinheit 70. Das PLC-Mittel 71 führt eine Steueranwendung 72 aus. Die Steueranwendung 72 tauscht Signale 78 und 79 mit einem echten Prozess über ein spezielles Eingabe-Schnittstellenmittel 73 und ein Ausgabe-Schnittstellenmittel 74 aus.
Ein Pseudo-Eingabe-Erzeugungsmittel 75, das einen kennzeichnenden Teil der Erfindung bildet, enthält ein Pseudo-Eingabesignal-Erzeugungsmittel 76 und ein Echt-Eingabe/Pseudo-Eingabe-Umschaltmittel 77. Es bildet einen Teil des PLC-Mittels 71, wobei die Funktionen durch Software festgelegt sind, die beispielsweise in einer Programmiersprache geschrieben sind, die dem IEC 61131-3-Standard entspricht, auf die gleiche Art wie die Steueranwendung 72.
Das Pseudo-Eingabesignal-Erzeugungsmittel 76 empfängt als Eingabe den Ausgabesignalwert an dem Ausgaben-Schnittstellenmittel 74 über das Echt-Eingabe/Pseudo-Eingabe-Umschaltmittel 77. Es berechnet Simulationen der Prozess-Antwort und schreibt sie zu dem Eingabe-Schnittstellenmittel 73 als Pseudo-Eingabesignal. Zusätzlich hat das Pseudo-Eingabesignal-Erzeugungsmittel 76 eine Funktion zur Berechnung eines Pseudo-Eingabesignals in einem anormalen Zustand.
Wenn das Pseudo-Eingabesignal-Erzeugungsmittel 75 arbeitet, stoppt das Echt-Eingabe/Pseudo-Eingabe-Umschaltmittel 77 den Betrieb des Auffrischens des Eingabe-Schnittstellenmittels 73 mit dem Signal 78 von dem echten Prozess, und der Betrieb des Auffrischens des echten Prozesses mit dem Signal 79 von dem Ausgabe-Schnittstellenmittel 74.
7 ist ein Beispiel des Prozess-Steuersystems, das die Steuereinheit in 6 verwendet. In diesem Beispiel handhabt ein I/O-Treiber 701 innerhalb der Steuereinheit 70 direkt das Messsignal 78 von einem Sensor 80 und ein Aktuatorsignal 79 von einem Aktuator 81. Der I/O-Treiber 701 tauscht diese Signale mit der Steueranwendung 72 über ein Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenmittel 702 aus.
Normalerweise nimmt die Steueranwendung 72 Bezug auf die Eingabesignalvariable, die durch den I/O-Treiber 701 aufgefrischt wird, und eine Gruppe von POUs (Program Organization Units), die die Steueranwendung 72 bilden, verwendet diese Werte zur Steuerung der Berechnungen. Die Berechnungsergebnisse werden in das Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenmittel 702 geschrieben, und der I/O-Treiber 701 überträgt diese Information an den Aktuator 81.
Eine Soft-Wiring-Funktion 703 ist zwischen der Steueranwendung 72 und dem Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenmittel 702 vorgesehen. Ähnlich der Steueranwendung 72 ist sie durch mehrere POUs 704 gebildet. Die Soft-Wiring-Funktion enthält das Echt-Eingabe/Pseudo-Eingabe-Umschaltmittel, das mit Bezug auf 6 beschrieben wurde.
Die Gruppe der POUs 704, die die Soft-Wiring-Funktion 703 bilden, liest variable Werte des Ausgabesignals, die Berechnungsergebnisse der Steueranwendung 72 sind, führt Berechnungen mit diesen durch, wie etwa Verstärkungsfaktor, Vorlast und Totzeit, und berechnet die Pseudo-Antwort der Prozesseingabe bezüglich der Prozessausgabe.
Diese Pseudo-Prozess-Antwort wird in die Eingabesignalvariable geschrieben, so dass der Benutzer die Soft-Wiring-Funktion auf den Benutzungszustand umschaltet, wobei die Steueranwendung 72 diese Pseudo-Antwort zur Durchführung von Steuerberechnungen verwenden kann.
Während die Soft-Wiring-Funktion 703 arbeitet, wird das Auffrischen der I/O-Signalvariablen durch den I/O-Treiber 701 angehalten. Daher werden die Detektionsergebnisse des Sensors 80 nicht in dem Eingabesignalvariablen widergespiegelt, und die Berechnungsergebnisse werden nicht an den Aktuator 81 übermittelt.
Die Gruppe der POUs 704, die die Soft-Wiring-Funktion 703 bilden, ist in verschiedenen Typen vorgesehen, entsprechend dem Eingabesignal und den Ausgabetypen, sowie des Pseudo-Antwortberechnungs-Algorithmus. Der Benutzer kann eine geeignete POU entsprechend der Anwendung auswählen und die Steueranwendung 72 auf Syntaxfehler überprüfen (debug).
In Fällen, in denen die Funktionen der Gruppe der POUs 704 in einer Standardtyp-Sprache des IEC 61131-3-Standards geschrieben sind, können Variationen leicht erhöht werden. Daher, wenn die Anzahl der I/O-Signaltypen erhöht wird oder ein neuer Pseudo-Antwortberechnungs-Algorithmus eingeführt werden muss, ist eine flexible Anpassung möglich.
Die Grundlage der Soft-Wiring-Funktion 703 ist in der Gruppe der POUs 704 enthalten, so dass sie auf genau dem gleichen Niveau gehandhabt werden kann wie allgemeine Steueranwendung. Daher ist, in den Fällen, in denen die Steueranwendung 72 und die Soft-Wiring-Funktion 703 den IEC 61131-3-Standard erfüllen, die Fehlerbeseitigung (debugging) bei allen Platzformen möglich, auf denen eine Anwendung ausgeführt werden kann. Das heißt, dass diese Soft-Wiring-Funktionen bei allen Steuereinheiten arbeitet, die den IEC 61131-3-Standard erfüllen, sowie bei allen entsprechenden Simulatoren.
Als nächstes wird die Anwendung des dritten Beispiel-Systems auf Anlagen-Trainingssysteme dargelegt.
Das dritte Beispiels-System kann auf Anlagen-Trainingssystemen angewendet werden, wobei die detaillierte Ausarbeitung und Komplexität (sophistication and complexity) der Berechnungen der Gruppe der POUs 704, die die Soft-Wiring-Betriebsvorgänge durchführt, erhöht wird.
In diesem Fall werden Berechnungen, die die gesteuerte Anlage modellieren, in der auf dem IEC 61131-Standard beruhenden Sprache geschrieben und als die Gruppe der POUs 704 implementiert.
Diese Gruppe der POUs liefert die Steueranwendung 72 mit einer Berechnungsausgabe beruhend auf dem Modell der Anlage, als eine Pseudo-Eingabe. Daher führt die Steuereinheit 72 Berechnungen äquivalent zu dem Betriebszustand der echten Anlage durch, wodurch es möglich wird, leicht ein System zum Training der Anlagenbetreiber zu bilden.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, kann die Soft-Wiring-Funktion 703 auf allen Plattformen arbeiten, die den IEC 61131-3-Standard erfüllen, so dass ein Anlagen-Trainingssystem ohne Unterscheidung zwischen Steuereinheit-Verkäufern oder Unterscheidung zwischen der echten Ausrüstung und dem Simulator aufgebaut werden kann.
Pseudo-Eingaben können frei erzeugt werden, so dass es leicht ist, einen anormalen Zustand zu replizieren. Daher kann das Anlagen-Trainingssystem auch leicht das wichtigste Training liefern, das heißt, das Training anormaler Ereignisse.
Zusätzlich kann bei einer stark verteilten Umgebung, die in IEC 61499 oder ähnlichem vorgeschlagen ist, eine Gruppe der POUs, die diese Anlagenmodelle verwirklichen, auch auf Plattformen angeordnet sein (das heißt Hochleistungs-PCs), die zusätzliche Fähigkeiten und Resourcen haben, anstatt bei Steuereinheiten mit begrenzten Verarbeitungsfähigkeiten und Resourcen. In solchen Fällen ist es möglich, die Modellberechnungen mit größerer Komplexität und Genauigkeit durchzuführen.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass bei dem dritten Beispiel-System Signale von einer Eingabe-Einheit gleichzeitig durch Software simuliert werden, wodurch es möglich wird, eine effektive Debugging-Umgebung bereitzustellen.
Des weiteren kann in Fällen, bei denen die Steueranwendung und die Soft-Wiring-Funktion in beispielsweise einer Standardtyp-Programmiersprache entsprechend dem IEC 61131-3-Standard geschrieben sind, eine extreme flexible Debugging-Umgebung und eine Anlagen-Trainingsumgebung leicht realisiert werden.

Claims

Prozess-Steuersystem mit: einem Erzeugungssystem, einem Ausführungssystem und einem Einstellungssystem, wobei das Erzeugungssystem ausgestattet ist mit: einer Steuerlogik-Erzeugungseinheit (10) mit einem Steuerlogik-Erzeugungsmittel, das eine durch eine Steueranwendung verwendete Steuerlogik erzeugt, und einem Label-Festlegungsmittel (12), das Variablen festlegt, die durch die Steuerlogik mittels Label-Namen gehandhabt werden; wobei das Ausführungssystem ausgestattet ist mit: einer Steuereinheit (20) mit einer Korrespondenztabelle (22) und einem Steueranwendungs-Ausführungsmittel (21), das durch Herunterladen von Daten des Steuerlogik-Erzeugungsmittels (10) gebildet wird, wobei die Korrespondenztabelle (22) durch Herunterladen von Daten des Label-Festlegungs-Mittels (12) erzeugt wird und eine Übereinstimmung zwischen den Label-Namen und Mount-Positionen bereitstellt, die Eingabe/Ausgabe-Module (40a, 40b) spezifizieren; einer Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit (40), die die Eingabe/Ausgabe-Module (40a, 40b) zum Eingeben und Ausgeben von Daten eines realen Prozess-Sensors und eines realen Prozess-Aktuators umfasst; und wobei die von der Prozess-Eingabe/Ausgabe-Einheit (40) eingegebenen und ausgegebenen Daten gemäß der Korrespondenztabelle (22) der zugehörigen Steuerlogik zugeordnet sind, wobei das Einstellungssystem ausgestattet ist mit: einer Tabellen-Wartungseinheit (30), die die Übereinstimmungen zwischen den Label-Namen und den Mount-Positionen in der Korrespondenztabelle (22) wartet.
Prozess-Steuersystem nach Anspruch 1, bei der die Steuerlogik-Erzeugungseinheit (10), die Steuereinheit (20), die Tabellen-Wartungseinheit (30) und die Eingabe/Ausgabe-Einheit (40) in einer Programmiersprache in Übereinstimmung mit dem IEC 61131-3-Standard geschrieben sind.