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Die Erfindung betrifft eine Modulmanagementeinheit für eine Prozessautomatisierungsanlage, ein Programmelement und ein Speichermedium.
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Technisches Gebiet
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Die Konzepte rund um MTP (Module Type Package) und modulare Automatisierungssysteme beschreiben, wie verfahrenstechnische Anlagen modular aufgebaut und konstruiert werden können, was das Ziel hat, den verfahrenstechnischen Anlagenbau und das Lebenszyklusmanagement in Zukunft zu vereinfachen. Diese Vorteile werden durch vorgefertigte und gut getestete Module, so genannte PEAs (Process Equipment Assembly), realisiert, die sich leicht in verschiedenen Kombinationen zusammenstellen lassen, so dass verschiedene Rezepte realisiert werden können. Um die modularen Anlagen wieder umzukonfigurieren, müssen die Module häufig, z.B. alle paar Wochen, zusammen- und auseinandergesetzt werden. Das heißt, dass die Module in den POL (Process Orchestration Layer) eingesteckt oder aus dem POL herausgesteckt werden müssen. Derzeit gibt es keine Unterstützung für das Stecken oder Ziehen eines Moduls an der POL. Immer wenn ein Modul von einer Anlage abgezogen wird, wird die Verbindung unterbrochen, so dass die zu diesem Modul gehörenden HMIs (Human Man Interface, Benutzerschnittstelle) aufgrund der verlorenen Verbindung viele Fehler aufweisen. Der Betreiber kann keinen Unterschied feststellen, ob ein Modul absichtlich ausgesteckt wurde oder ob es ein Verbindungsproblem hat. dass im Modul ein Aussteckdienst bereitgestellt wird und/oder im POL eine Aussteckfunktion vorhanden ist, so dass es dem Bediener nach einem absichtlichen Ausstecken keine fehlerhaften HMIs mehr anzeigt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, Einheiten bereitzustellen, um die Aktivierung und Deaktivierung von MTP-Modulen zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung. Die beschriebenen Ausführungsformen betreffen in ähnlicher Weise die Modulmanagementeinheit für eine Prozessautomatisierungsanlage, das Programmelement und das Speichermedium. Synergieeffekte können sich aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen ergeben, obwohl sie möglicherweise nicht im Detail beschrieben werden.
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Die Grundidee ist, dass der POL das Ein- und Ausstecken der Module unterstützen könnte und den Anwender mit Funktionen wie dem Einstellen von Parametern für die Inbetriebnahme oder dem Zurücksetzen auf Standardwerte im Falle des Aussteckens durch Aufzeichnung der vom Anwender ausgeführten Befehle unterstützen. Einheiten/Module, die derzeit nicht verwendet werden, werden in eine Art Parkposition gebracht, die ein Modulspeicher sein könnte. Normalerweise sind sie offline und dann nicht verbunden.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Modulmanagementeinheit für eine Prozessautomatisierungsanlage bereitgestellt, die eingerichtet ist, eine Modulkonfiguration beim Entfernen eines Moduls aus der Anlage zu speichern und die Modulkonfiguration beim Hinzufügen des Moduls zur Anlage zu laden. Das Entfernen eines Moduls aus der Anlage bedeutet hier insbesondere das Ausstecken des Moduls, und das Hinzufügen des Moduls entsprechend das Einstecken des Moduls. Eine Konfiguration kann beispielsweise eine IP-Adresse, ein Zustand, Informationen zur Erkennung wie eine ID und Kategorisierung wie der Modultyp, prozessabhängige Parameter des Prozesses, für den es zuletzt eingesetzt wurde, modulspezifische Parameter etc. enthalten. Teil der Modulkonfiguration können auch Anweisungen sein, um z.B. das Modul in einen sicheren Zustand beim Abstecken des Moduls zu bringen.
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Somit weist das POL nicht nur eine übliche Methode auf, das Modul so zu trennen, dass die HMIs (Human-Man-Interface, Benutzerschnittstelle) des Moduls für die Bediener fehlerhaft aussehen und möglicherweise Alarme auftauchen, sondern ihm wird eine Funktionalität bereitgestellt, die den Bediener auf diese Weise und gemäß den nachfolgenden Ausführungsformen unterstützt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulmanagementeinheit eingerichtet, unterschiedliche Konfigurationen für verschiedene Module und Anlagen zu speichern, beispielsweise eine Konfiguration eines Abscheiders für Wasser und Öl. Eine Konfiguration kann aber auch in mehreren Anlagen verwendet werden. Einem Nutzer kann eine Auswahl von bisher verwendeten Konfigurationen zum Beispiel in einem Drop-Down-Menu angezeigt und zur Verfügung gestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulmanagementeinheit eingerichtet, Ziehbefehle beim Entfernen eines Moduls aus der Anlage und Steckbefehle beim Hinzufügen des Moduls zur Anlage in einem Makro aufzuzeichnen.
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Wenn ein Modul gesteckt oder abgezogen wird, muss nicht nur das POL, sondern möglicherweise auch ein Modulmanagementsystem informiert werden. Da ein intelligenteres Modul während seiner Laufzeit Daten sammeln könnte, muss z.B. entschieden werden, was mit den Daten geschieht, nachdem das Modul ausgesteckt wurde, d.h. beispielsweise, ob die Daten innerhalb des Moduls bleiben sollen, ob die Daten im POL oder im Modulmanagementsystem gesammelt werden, oder ob sie vielleicht in eine Datei gepackt werden sollen, um sie per E-Mail oder auf anderem Wege zu versenden, da das Modul von einer anderen Firma geleast werden könnte. Hierfür muss der Bediener möglicherweise einige Befehle ausführen, um dies zu realisieren. Diese Befehle können gemäß dieser Ausführungsform aufgezeichnet werden, so dass im Falle eines erneuten Abziehens dieses Moduls oder eines Moduls desselben Typs diese Aufzeichnung zeitsparend wieder verwendet werden können. Dasselbe gilt für das Einstecken eines Moduls: Möglicherweise ist eine bestimmte Konfiguration erforderlich, die zur Wiederverwendung aufgezeichnet werden könnte. Bei einer guten Zuordnung zu anderen Modulen eines ähnlichen Typs können sogar Module, die eine andere (aber ähnliche) MTP haben, mit Hilfe dieser Aufzeichnung ein- oder ausgesteckt werden. Es könnten Anpassungen an der Aufzeichnung vorgenommen werden, und das Werkzeug, das heißt, die Modulmanagementeinheit, könnte in Zukunft verschiedene Alternativen von Aufzeichnungen anbieten und den Benutzer diese vor der Ausführung auswählen und anpassen lassen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Modulmanagementeinheit eine Makrobibliothek auf, wobei die Makrobibliothek eingerichtet ist, aufgezeichnete Steck- und Ziehbefehle von unterschiedlichen Modulen zu speichern.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulmanagementeinheit eingerichtet, zu jedem der Makros Informationen zur Identifizierung des zugehörigen Moduls und des Modultyps (MTP) zu speichern, für welches das Makro aufgezeichnet wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Makrobibliothek eingerichtet, zu jedem Modul mehrere Makros zu speichern, wobei die gespeicherten Makros eine Aufzeichnung von Steck- und Ziehbefehlen in unterschiedlichen Umgebungen, beispielsweise Anlage, Prozess oder Projekt, aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Makrobibliothek eingerichtet, zu jedem der Makros Informationen der Umgebung abzuspeichern, so dass eine Zuordnung hierzu möglich ist. Derartige Informationen sind z.B. die Anlage, d.h. Anlagenname, Projektname für die bzw. das Makro ausgeführt wurde, sowie eine Zeitinformation und eine Information über die Benutzungshäufigkeit. Diese Informationen helfen, dem Benutzer das richtige Makro vorzuschlagen.
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Wird somit z.B. das Gerät bzw. das Modul in Betrieb genommen, werden während der Bediener die entsprechenden Aktionen ausführt, von der POL bzw. der Modulmanagementeinheit diese Aktionen aufgezeichnet. Wenn eine andere Einheit desselben Typs in Betrieb genommen wird, kann die Umkodierung zur automatischen Inbetriebnahme der Einheit verwendet werden. Es funktioniert auch für den Austausch von Einheiten, wenn ein anderes Modul ähnlichen Typs verwendet wird. Weiterhin kennen Makros die Konfigurationsparameter der aufgezeichneten Module. Der Benutzer wird gebeten, die Parameter zu validieren, abhängig von der Anlage und dem Prozess, in dem die Einheit verwendet wird, die bei der Inbetriebnahme eingestellt werden und diese möglicherweise ändern.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Modulmanagementeinheit weiterhin eine grafische Benutzeroberfläche (GUI, Graphical User Interface) auf. Die Makros können mit der GUI so präsentiert werden, dass der Benutzer sie einsehen und bearbeiten kann. So könnte es z.B. eine GUI für den Benutzer mit verschiedenen Registerkarten geben, eine für grundlegende Informationen, eine für den sicheren Zustand der Instrumente, eine für Parameter und eine für die Modulhistorie.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulmanagementeinheit weiterhin eingerichtet, prozessabhängige Parameter von anlagenabhängigen Parametern zu unterscheiden. Das heißt, die Aufzeichnung weiß, welche Parameter prozess- und anlagenabhängig sind, z.B. Gerätename, IP, Konfigurationsparameter. Die Umkodierung enthält einige Meta-Informationen darüber, welche Parameter prozess- und anlagenabhängig sind, z.B. Gerätename, IP, Konfigurationsparameter. Diese können entweder immer anlagenabhängig sein (einfacher Fall) oder wiederum von der Parameter/Anlagen-Kombination abhängen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Modulmanagementeinheit weiterhin eingerichtet, eine Standard-IP-Adresse zu konfigurieren, wenn das Gerät in Parkpositionen gebracht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Modulmanagementeinheit weiterhin eine Komponente in der POL auf, die eingerichtet ist, die Parametrierung und Aufzeichnung als Dienstleistung bereitzustellen, so dass diese wie eine Dienstleistung des Gerätes genutzt werden kann.
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Diese Funktion dient dem einfachen Ein- und Ausstecken von Einheiten in einer Anlage. Die POL kann die Funktionalität bieten, Einheiten aus einer bestehenden Anlage zu entfernen. Für das Ausstecken kann eine Einheit einen speziellen Service anbieten, der ihre Instrumente in einen sicheren Zustand versetzt. Wenn es keinen solchen Sonderdienst gibt, könnte der Betreiber die Instrumente durch die Frontplatten der Instrumente in einen sicheren Zustand bringen. Zusätzlich zum sicheren Zustand können weitere Einstellungen erforderlich sein. Die Funktionalität kann dem Benutzer eine Schnittstelle zur Verfügung stellen, mit der er festlegen kann, welche Informationen in der Anlage bleiben und welche zusammen mit der Einheit bewegt werden sollen. Zusätzlich könnte eine Funktion zum Ein- oder Ausparken einer Einheit in einem Pool/Lager bereitgestellt werden, die auch das Ein- und Ausstecken erleichtert. Aus diesem Grund sollte die POL die Einheit und die KPIs der Einheit auf eine intelligente Art und Weise präsentieren, um die Konfiguration des Aussteckverfahrens zu erleichtern. Zusätzlich muss definiert werden, was der sichere Zustand einer Einheit ist, und die Einheit sollte in diesen Zustand gebracht werden, wenn das Ein- und Ausstecken erfolgt. Die Einheit kann mehrere verschiedene Zustände haben, die für den Benutzer sichtbar sein sollten, um zu wissen, wofür die Einheit derzeit verwendet wird.
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Somit werden dem Benutzer Komfortmerkmale hinzugefügt. Das POL bietet nicht nur eine Methode, das Modul so zu trennen, dass die HMIs des Moduls für die Bediener fehlerhaft aussehen (und möglicherweise Alarme auftauchen), sondern, dass der Bediener auf diese Weise besser unterstützt wird. Eine manuelle Konfiguration nach dem Einstecken eines Moduls durch den Bediener ist nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Programmelement bereitgestellt, das konfiguriert ist, zumindest einen Teil der Modulmanagementeinheit abzubilden, und das konfiguriert ist, wenn es auf einem Prozessor einer Prozessautomatisierungsanlage ausgeführt wird, die Prozessautomatisierungsanlage anleitet, eine Modulkonfiguration beim Entfernen eines Moduls aus der Anlage zu speichern und eine Modulkonfiguration beim Hinzufügen des Moduls zur Anlage zu laden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, auf welchem ein solches Programmelement gespeichert ist.
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Somit wird eine Ein- und Aussteckfunktionalität für Einheiten in einer Anlage bereitgestellt und damit eine technische Unterstützung für Eigentümer, Betreiber und Entwickler einer Prozessautomatisierungsanlage. Es wird eine aufzeichnungsbasierte, parametrierbare Inbetriebnahme von Modulen vorgeschlagen, bei der für jeden Modultyp nur eine Inbetriebnahme durchgeführt werden muss, da gleiche Typen die gleichen Parameter haben und daher auf die gleiche (ähnliche) Weise konfiguriert werden können. Die Parameter können je nach Bedarf pro Instanz angepasst werden. So können große Teile der Auftragsvergabe „nachgespielt“ werden. Die Rekonfiguration/Umordnung von Einheiten und Anlagen wird vereinfacht, insbesondere, wenn der Betreiber zwischen verschiedenen Anlagenkonfigurationen wechselt (z.B. drei Wochen Produkt A, zwei Wochen Produkt B).
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In einem Beispiel werden hochparametrisierbare Funktionsbausteine von Kunden gewünscht. Die Aufnahmefunktionalität für die Inbetriebnahme erweitert die Funktion. Die Einheiten erhalten Fähigkeiten, die auf den Parametern und Aufzeichnungen des Benutzers basieren. Teaching-Funktionalität für die Geräteparametrierung und Inbetriebnahme ist aktiviert.
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In einem weiteren Beispiel müssen die Module sowohl physisch mit z.B. Rohren als auch mit Strom und Kommunikation verbunden werden, bevor eine Anlage in Betrieb genommen werden kann. Die Inbetriebnahme kann mit der vorgestellten, neuen Funktion beschleunigt werden.
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Gemäß einem weiteren Beispiel, wenn eine Produktion beendet ist und eine modulare Anlage nicht mehr benötigt wird, sollte sie auseinander genommen werden. Das bedeutet, dass die Module getrennt sind, d.h., sowohl die Leitungen als auch Strom und Kommunikation. Bevor dies geschieht, sollten die Module in einen sicheren Zustand gebracht werden, damit sie problemlos gelagert werden können. Dieser Vorgang des Aussteckens sowie die eventuelle Sicherung der Daten aus den Modulen und die Speicherung ihrer Historie können mit diesem neuen Ansatz erleichtert/realisiert werden.
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Sollte eine Anlage umgebaut oder wieder zusammengesetzt werden, die bereits einige Zeit früher gebaut wurde (z.B. zweimal im Jahr wird Produkt A produziert), kann die Inbetriebnahme erleichtert werden. Mit der vorgestellten Funktion können für die angeschlossenen Module eventuell unterschiedliche, zusammengehörende Modulkonfigurationen gespeichert und ausgeführt werden.
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Manchmal sollte ein Modul in einer Anlage ausgetauscht werden, z.B. wenn ein Modul defekt (oder wartungsbedürftig) ist oder durch ein größeres oder kleineres oder genaueres Modul ersetzt werden sollte. Das neue Modul, das seinen Platz einnimmt, sollte ähnlich konfiguriert sein wie das alte Modul. Um die Konfiguration zu beschleunigen, kann die Konfiguration aus dem alten Modul gespeichert und mit Hilfe dieser Funktion einfach auf das neue Modul übertragen werden.
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Einige Module bieten möglicherweise einen speziellen Reinigungsdienst an. Andere Module müssen möglicherweise in den manuellen Modus versetzt und dann in einer bestimmten Weise betrieben werden, damit sie gereinigt werden können. Diese könnte auch gespeichert und dann vom Wartungspersonal verwendet werden, um die zur Reinigung eines Moduls erforderlichen Schritte zu beschleunigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Programmelement bereitgestellt, das eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Modulmanagementeinheit abzubilden und weiterhin eingerichtet ist, wenn es auf einem Prozessor einer Prozessautomatisierungsanlage ausgeführt wird, die Prozessautomatisierungsanlage anleitet, eine Modulkonfiguration beim Entfernen eines Moduls aus der Anlage zu speichern und eine Modulkonfiguration beim Hinzufügen des Moduls zur Anlage zu laden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, auf welchem ein solches Programmelement gespeichert ist.
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Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann bei der Durchführung der beanspruchten Erfindung durch das Studium der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie den Umfang der Ansprüche begrenzen.