EP3948450A1 - Kombinatorik von digitalen ausgangsdaten zur autonomen ermittlung von prozesszyklen und von einzelnen prozessschritten - Google Patents

Kombinatorik von digitalen ausgangsdaten zur autonomen ermittlung von prozesszyklen und von einzelnen prozessschritten

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Publication number
EP3948450A1
EP3948450A1 EP20706701.8A EP20706701A EP3948450A1 EP 3948450 A1 EP3948450 A1 EP 3948450A1 EP 20706701 A EP20706701 A EP 20706701A EP 3948450 A1 EP3948450 A1 EP 3948450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
process steps
designed
control device
input
sequences
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20706701.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Mertens
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP3948450A1 publication Critical patent/EP3948450A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/045—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using logic state machines, consisting only of a memory or a programmable logic device containing the logic for the controlled machine and in which the state of its outputs is dependent on the state of its inputs or part of its own output states, e.g. binary decision controllers, finite state controllers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/23—Pc programming
    • G05B2219/23289—State logic control, finite state, tasks, machine, fsm

Definitions

  • the present invention relates to systems for the
  • the present invention relates to a
  • the energy data acquisition is a common means to the energy consumption of plants or even only plant parts, for example a technical production plant
  • the aim is often to use as few measuring devices as possible on the consumption of individual parts of the technical system
  • a first aspect of the present invention relates to a device for the automatic determination of process steps of a control device.
  • the device includes a
  • Measuring device and an evaluation device.
  • the measuring device is designed to detect a large number of sequences of switching states of a large number of input and output signals of the control device.
  • the evaluation device is designed to use the acquired plurality of sequences of switching states of the
  • Controlling consumers and actuators via digital outputs can be accessed and analyzed independently of the control program.
  • Each process step is a different data conversion and / or transformation of the input data to the output data
  • the operator receives a suggestion for the from after the setup phase when retrofitting a measuring system described here
  • Deviations in the process can thus be precisely traced back to process steps and consumers involved, and identified and also displayed. This enables condition-dependent and / or operation-dependent maintenance and also predictive maintenance.
  • the present invention enables a combination of digital input and / or output data to be determined for the autonomous determination of process cycles and of individual ones
  • the invention provides that the evaluation device is designed to determine at least one process cycle based on the ascertained combinatorics, the at least one process cycle being a plurality of the
  • the invention provides that the input and output signals of the control device switching states of inputs and outputs of the
  • the invention provides that the device is also designed to be coupled to digital and / or analog inputs and outputs of the control device.
  • the invention provides that the evaluation device is designed to at least one sequence of the detected
  • predetermined process step of the control device can be assigned.
  • the invention provides that the evaluation device is designed to use the determined combinations with a
  • each stored input or output data combination being assignable to a predetermined process step of the control device. This advantageously enables a large number of already determined process cycles and associated
  • the invention provides that the evaluation device is designed to use the determined combinatorics to generate a
  • the evaluation device is designed to use the recorded plurality of sequences of the switching states to assign a total energy consumption of electrical consumers coupled to the control device to the plurality of input and output signals of the control device
  • the evaluation device is designed to measure the total energy consumption with the
  • the evaluation device is further designed to determine the operating intervals of the electrical consumers from the sequences of the switching states of the plurality of inputs and
  • the invention provides that the evaluation device is designed to store the specific process steps carried out by the control device and, in the case of a software update of the control device, to transfer the stored process steps to the control device.
  • the invention provides that the device furthermore has a display device which is designed to display the automatically generated designation for the process steps; and / or wherein the device also does this
  • a method for the automatic determination of process steps of a control device comprising the following method steps:
  • a multitude of sequences of switching states of a multitude of input and output signals of the control device are recorded by means of a measuring device.
  • a combinatorial system is determined in the recorded plurality of sequences of the
  • the process steps carried out by the control device are determined based on the ascertained combinations using the
  • the present invention comprises a computer program or a computer program product, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to the second aspect or any
  • the present invention comprises a computer-readable storage medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to execute the steps of the method according to the second aspect or any embodiment of the second aspect.
  • Implementations of the present invention also include combinations of previously or im
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a flow chart of a method for automatically determining process steps of a control device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Sequence of switching states In other words, one or more sequences of switching states are repeated according to a pattern, i.e. a process of repeating the same or similar process steps multiple times.
  • switching state denotes, for example, the operating principle of a switch, that is, actuation of a switch leads, for example, to an open or closed switching state.
  • 1 shows a schematic representation of a device for automatically determining process steps of a control device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the device 100 comprises a measuring device 10 and an evaluation device 20.
  • the device 100 can be coupled to a control device 1000.
  • the measuring device 10 is designed to detect a large number of sequences of switching states of a large number of input and output signals of the control device 1000.
  • the evaluation device 20 is designed to use the recorded plurality of sequences of switching states of the
  • the evaluation device 20 is designed, based on the ascertained combinatorics, that of the
  • Control unit 1000 to determine process steps carried out
  • the present method enables an automatic
  • the measuring device 10 is, for example, as a
  • Measuring device for detecting a one or
  • the evaluation device 20 is for this purpose, for example
  • control unit 1000 designed to assign digital representative data to those performed by a control unit 1000
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a
  • a multitude of sequences of switching states of a multitude of input and output signals of the control device are detected S1 by means of a measuring device 10.
  • a combination of the recorded plurality of sequences of the switching states of the plurality of input and output signals of the control unit is determined by means of an evaluation device.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a hardware structure according to an exemplary embodiment of the present invention
  • the hardware structure shown in FIG. 3 represents one
  • An energy measuring device EMM is equipped with a cloud gateway IOT-GW and digital input module DI / O for evaluating
  • the cloud gateway has an interface to the Internet and communication interfaces to common bus systems in order to also communicate with a controller.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a web-based user interface according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the cycle time and individual process phases are automatically determined and can be individually designated by the operator.
  • This example shows a process cycle with 8 process steps. The individual steps have been given different names and different consumers are involved.
  • a repetition of the sequence of the individual process steps can streak the length of the entire cycle.
  • the method of the present invention generates
  • the output circuit of a switching device is detected as shown in FIG. 4:
  • the operator can define the combination 0100 as the start and the combination 1000 as the end. Of the
  • the associated energy consumption, main power usage, is also shown in FIG.
  • the present invention enables products and solutions for predictive maintenance. Production systems do not have to fail before they are repaired.
  • the present invention enables intelligent systems to recognize a fault before it occurs.
  • present invention enables energy efficient

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes (1000), wobei die Vorrichtung (100) umfasst eine Messeinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Abfolgen von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes zu erfassen; und eine Auswertungseinrichtung (20), welche dazu ausgebildet ist, in der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes eine Kombinatorik zu ermitteln und basierend auf der ermittelten Kombinatorik die von dem Steuergerät durchgeführten Prozessschritte zu bestimmen.

Description

Kombinatorik von digitalen Ausgangsdaten zur autonomen Ermittlung von Prozesszyklen und von einzelnen
Prozessschritten
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme für die
Kombinatorik von digitalen Ausgangsdaten zur autonomen
Ermittlung von Prozesszyklen und zur automatischen
Identifikation von einzelnen Prozessschritten.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes.
Technischer Hintergrund
Die Energiedatenerfassung ist ein gängiges Mittel, um den Energieverbrauch von Anlagen oder auch nur Anlagenteilen beispielsweise einer technischen Produktionsanlage zu
ermitteln .
Ziel ist häufig mit möglichst wenigen Messmitteln auf den Verbrauch einzelner Anlagenteile der technischen
Produktionsanlage zu schließen, und sogar Anomalien von einzelnen Verbrauchern durch Abweichungen der momentanen
Verbrauchswerte von Sollwerten oder Erfahrungswerten zu ermitteln .
Hier sind die Methoden, insbesondere die Mathematik, sehr komplex und die darauf basierenden Methoden sind häufig nicht allgemein für jegliche Realprobleme anwendbar. Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines
Steuergerätes breitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes. Die Vorrichtung umfasst eine
Messeinrichtung und eine Auswertungseinrichtung.
Die Messeinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Abfolgen von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes zu erfassen.
Die Auswertungseinrichtung ist dazu ausgebildet, in der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der
Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes eine Kombinatorik zu ermitteln und basierend auf der ermittelten Kombinatorik die von dem Steuergerät durchgeführten
Prozessschritte zu bestimmen.
In der Automatisierungstechnik ist es üblich, einzelne
Verbraucher und Aktoren über digitale Ausgänge anzusteuern. Diese Ausgänge kann man unabhängig vom Steuerungsprogramm abgreifen und analysieren. Jeder Prozessschritt wird eine andere Datenumformung und/oder -transformation der Eingangsdaten zu den Ausgangsdaten
aufweisen. Jede unterschiedliche Datenumformung und - transformation weist folglich auf die Verwendung und
Durchführung von unterschiedlichen Prozessschritten hin.
Wiederholen sich beispielsweise die Abfolgen der
Prozessschritte, so kann die vorliegende Erfindung vorteilhaft dadurch auch den Zyklus der Automatisierungslösung
identifizieren, etwa wenn sich auch entsprechende,
nachweisebare Datenumformungen und Datentransformationen in den Ausgangsdaten oder Schaltzuständen zeigen und von der Auswertungseinrichtung identifiziert und erfasst werden.
Dies kann unabhängig von der Programmierung und ohne Zutun eines Experten für die Automatisierungslösung durch eine automatisierte Abfrage erfolgen. Das der vorliegenden
Erfindung zugrundeliegende Verfahren ist daher unabhängig von der Anwendung und ohne spezielle Kenntnisse der
Automatisierungsaufgabe nachrüstbar .
Mit dieser Methode bekommt man in Verbindung mit Energiedaten ein klares Bild über die Energieverbräuche der einzelnen
Prozessschritte und kann bessere Rückschlüsse auf die
Energieverbrauchswerte der im einzelnen Prozessschritt
beteiligten Verbraucher ziehen und entsprechende
Verbrauchsdaten ermitteln.
Durch die automatische Identifizierung der Prozessschritte und die automatische Identifikation der Prozesszyklen bekommt der Betreiber bei Nachrüstung eines hier beschriebenen Messsystems nach der Einrichtungsphase einen Vorschlag für die vom
Steuergerät durchgeführten Prozesszyklen und die
entsprechenden Prozessphasen, welche anhand der erfolgreichen automatisierten Identifikation individuell bezeichnet werden können .
Abweichungen im Prozess können somit genau auf Prozessschritte und beteiligte Verbraucher zurückverfolgt und identifiziert werden und auch angezeigt werden. Damit wird eine zustands und/oder betriebsabhängige Wartung und auch eine prädiktive Wartung möglich.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, eine Kombinatorik von digitalen Ein- und/oder Ausgangsdaten zu bestimmen zur autonomen Ermittlung von Prozesszyklen und von einzelnen
Prozessschritten eines Steuergerätes zu verwenden, um einen Energieverbrauch einer mit dem Steuergerät gesteuerten
Produktionsanlage zu analysieren und zu minimieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf der ermittelten Kombinatorik mindestens einen Prozesszyklus zu ermitteln, wobei der mindestens eine Prozesszyklus eine Vielzahl der von dem
Steuergerät durchgeführten Prozessschritte umfasst.
Dies ermöglicht vorteilhaft auch Voraussagen über die gesamte Automatisierungslösung wie vom Steuergerät verwendet
bereitzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes Schaltzustände von Ein- und Ausgängen des
Steuergerätes umfassen. Dies ermöglicht vorteilhaft
Schaltzustände zu berücksichtigen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, mit digitalen und/oder analogen Ein- und Ausgängen des Steuergerätes gekoppelt zu werden. Dies
ermöglicht vorteilhaft, eine spätere Nachrüstung von bereits verwendeten Steuergeräten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, mindestens eine Abfolge der erfassten
Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes mit in einer
Datenbankeinrichtung abgespeicherten Ein- oder
Ausgangsdatenabfolgen zu vergleichen, wobei jede
abgespeicherte Ein- oder Ausgangsdatenabfolge einem
vorbestimmten Prozessschritt des Steuergerätes zuordenbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die ermittelten Kombinatorik mit einer
Vielzahl an in einer Datenbankeinrichtung abgespeicherten Ein oder Ausgangsdatenkombinatoriken zu vergleichen, wobei jede abgespeicherte Ein- oder Ausgangsdatenkombinatorik einem vorbestimmten Prozessschritt des Steuergerätes zuordenbar ist. Dies ermöglicht vorteilhaft, eine gespeicherte Vielzahl von bereits ermittelten Prozesszyklen und zugehörigen
Schaltzuständen mit momentan erfassten Abfolgen von
Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes zu vergleichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand der ermittelten Kombinatorik eine
Automatisierungslösung des Steuergerätes zu ermitteln. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, anhand der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustande der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes einen Gesamtenergieverbrauch von mit dem Steuergerät gekoppelten elektrischen Verbrauchern zu
ermitteln .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Gesamtenergieverbrauch der mit dem
Steuergerät gekoppelten elektrischen Verbrauchern anhand von Einzelenergieverbrauchswerten der mit dem Steuergerät
gekoppelten elektrischen Verbrauchern und anhand von
Betriebsintervallen der elektrischen Verbraucher zu ermitteln, wobei die Auswertungseinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, die Betriebsintervalle der elektrischen Verbraucher aus den Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und
Ausgangssignale des Steuergerätes zu ermitteln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die bestimmten und von dem Steuergerät durchgeführten Prozessschritte zu speichern und im Falle einer Softwareaktualisierung des Steuergerätes die abgespeicherten Prozessschritte an das Steuergerät zu übertragen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu
ausgebildet ist, basierend auf den abgespeicherten
Prozessschritten eine automatisch generierte Bezeichnung für die Prozessschritte zu erzeugen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner eine Anzeigeneinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die automatisch generierte Bezeichnung für die Prozessschritte anzuzeigen; und/oder wobei die Vorrichtung ferner dazu
ausgebildet ist, die automatisch generierte Bezeichnung für die Prozessschritte an das Steuergerät zu übermitteln.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes vorgesehen, wobei das Verfahren folgenden Verfahrensschritte umfasst:
Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen von einer Vielzahl von Abfolgen von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes mittels einer Messeinrichtung .
Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Ermitteln einer Kombinatorik in der erfassten Vielzahl der Abfolgen der
Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes mittels einer Auswertungseinrichtung.
Als ein dritter Verfahrensschritt erfolgt ein Bestimmen der von dem Steuergerät durchgeführten Prozessschritte basierend auf der ermittelten Kombinatorik mittels der
Auswertungseinrichtung .
Nach einem dritten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, dass die Schritte des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt oder einer beliebigen
Ausführungsform des zweiten Aspektes ausgeführt werden. Nach einem vierten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt oder einer beliebigen Ausführungsform des zweiten Aspektes ausgeführt werden .
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und
Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im
Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen
Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen
Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der
Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung .
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Hardware-Aufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4: eine schematische Darstellung von einer Web-Basierten
Benutzeroberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente,
Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Der Begriff „Kombinatorik" wie von der vorliegenden Erfindung verwendet bezeichnet beispielsweise endliche oder abzählbar unendliche diskrete Strukturen innerhalb der erfassten
Abfolgen von Schaltzuständen . Mit anderen Worten, eine oder mehrere Abfolgen von Schaltzuständen werden nach einem Muster wiederholt, d.h. einem Prozess des mehrfachen Wiederholens gleicher oder ähnlicher Prozessschritte.
Der Begriff „Schaltzustand" wie von der vorliegenden Erfindung verwendet bezeichnet beispielsweise das Arbeitsprinzip eines Schalters, das heißt eine Betätigung eines Schalters führt beispielsweise zu einem Schaltzustand offen oder geschlossen. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Messeinrichtung 10 und eine Auswertungseinrichtung 20. Die Vorrichtung 100 kann mit einem Steuergerät 1000 gekoppelt werden.
Die Messeinrichtung 10 ist dazu ausgebildet, eine Vielzahl von Abfolgen von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes 1000 zu erfassen.
Die Auswerteeinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, in der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der
Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes 1000 eine Kombinatorik zu ermitteln.
Ferner ist die Auswertungseinrichtung 20 dazu ausgebildet, basierend auf der ermittelten Kombinatorik die von dem
Steuergerät 1000 durchgeführten Prozessschritte zu bestimmen
Das vorliegende Verfahren ermöglicht eine automatische
Identifizierung und Analyse der von einem Steuergerät
durchgeführten Prozessschritte und/oder Prozesszyklen
bereitzustellen.
Die Messeinrichtung 10 ist beispielsweise als eine
Messvorrichtung zum Detektieren eines Ein- oder
Ausgangssignals ausgebildet.
Die Auswerteeinrichtung 20 ist beispielsweise dazu
ausgebildet, ein Zuordnen von digitalen repräsentativen Daten zu den von einem Steuergerät 1000 durchgeführten
Prozessschritte und/oder Prozesszyklen vorzunehmen.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines
Flussdiagramms eines Verfahrens zur automatischen Ermittlung von Prozessschritten eines Steuergerätes gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen S1 von einer Vielzahl von Abfolgen von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes mittels einer Messeinrichtung 10.
Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Ermitteln S2 einer Kombinatorik in der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes mittels einer Auswertungseinrichtung.
Als ein weiterer, dritter Verfahrensschritt erfolgt ein
Bestimmen S3 der von dem Steuergerät durchgeführten
Prozessschritte basierend auf der ermittelten Kombinatorik mittels der Auswertungseinrichtung 20.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Hardware- Aufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung .
Der in der Fig. 3 gezeigte Hardware-Aufbaus stellt einen
Aufbau eines Steuergerätes gekoppelt mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.
Ein Energiemessgerät EMM wird mit einem Cloud-Gateway IOT-GW und digitalem Eingangsmodul DI/O zur Auswertung von
Ausgangssignalen einer Steuerung bzw. eines Steuergerätes gekoppelt . Das Cloud-Gateway hat eine Schnittstelle zum Internet und Kommunikationsschnittstellen zu üblichen Bussystemen um auch mit einer Steuerung zu kommunizieren.
Das ist notwendig, da nicht alle Verbraucher über
physikalische 24V - Ausgange angesteuert werden, sondern auch direkt über ein BUS-System und somit virtuellen I/Os. Alle Daten werden in eine Cloud übertragen und kennen unabhängig von der Automatisierungslösung ausgewertet werden
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung von einer Web- Basierten Benutzeroberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der Visualisierung der Cloud-Daten werden Zykluszeit und einzelne Prozessphasen automatisch ermittelt, und können vom Betreiber individuell bezeichnet werden. In diesem Beispiel wird ein Prozesszyklus mit 8 Prozessschritten dargestellt. Die einzelnen Schritte wurden unterschiedlich bezeichnet und es sind jeweils unterschiedliche Verbraucher beteiligt.
Eine Wiederholung der Abfolge der einzelnen Prozessschritte lässt auf die Länge des gesamten Zyklus schlieren.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung generiert
beispielsweise gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung einen Vorschlag für einen
identifizierten Prozesszyklus und der Betreiber definiert daraus den Anfang und das Ende des von dem Steuergerät
gesteuerten Prozesszyklus, bezeichnet die einzelnen
Prozessschritte des Prozesszyklus, und ordnet den einzelnen Ausgängen des Steuergerätes die jeweiligen Verbraucher zu. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird wie in Fig. 4 dargestellt die Ausgangschaltung eines Schaltgerätes erfasst:
Beispielsweise sei eine Bezeichnung der Prozessschritte wie folgt definiert:
1000 Ende
0100 Anfang
Die folgende dargestellte Abfolge von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des Steuergerätes kann beispielsweise wie folgt erfasst werden.
1000 Ende
0100 Anfang
0110
0111
1000 Ende
0100 Anfang
0110
0111
1000 Ende
Hier kann vom Betreiber die Kombination 0100 als Anfang und die Kombination 1000 als Ende definiert werden. Der
dargestellte Prozess besitzt nur 4 Einzelschritte.
Der zugehörige Energieverbrauch, Main power usage, ist in der Fig. 4 ebenfalls dargestellt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht Produkte und Lösungen für eine predictive Maintenance. Produktionsanlage müssen hierbei nicht erst ausfallen, bevor sie repariert wurde. Die
vorliegende Erfindung ermöglicht, dass intelligente Systeme eine Störung schon, bevor sie auftritt erkennen. Die
vorliegende Erfindung ermöglicht eine energieeffiziente
Produktion zu entwickeln.
Ein ambitioniertes Teilziel ist die Disaggregation oder
Aufschlüsselung von einzelnen Verbrauchern ausschließlich aus der Analyse des Gesamtenergieverbrauchs von Mischlasten.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und
„aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen
Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener
Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung (100) zur automatischen Ermittlung von
Prozessschritten eines Steuergerätes (1000), wobei die
Vorrichtung (100) umfasst:
- eine Messeinrichtung (10) , welche dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Abfolgen von Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und Ausgangssignalen des
Steuergerätes zu erfassen; und
- eine Auswertungseinrichtung (20), welche dazu
ausgebildet ist, in der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und
Ausgangssignale des Steuergerätes eine Kombinatorik zu ermitteln und basierend auf der ermittelten
Kombinatorik die von dem Steuergerät durchgeführten Prozessschritte zu bestimmen.
2. Vorrichtung (100) nach Patentanspruch 1,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, basierend auf der ermittelten Kombinatorik mindestens einen Prozesszyklus zu ermitteln, wobei der mindestens eine
Prozesszyklus eine Vielzahl der von dem Steuergerät
durchgeführten Prozessschritte umfasst.
3. Vorrichtung (100) nach Patentanspruch 1 oder 2,
wobei die Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes
Schaltzustände von Ein- und Ausgängen des Steuergerätes umfassen .
4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche, wobei die Vorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, mit digitalen und/oder analogen Ein- und Ausgängen des
Steuergerätes gekoppelt zu werden.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, mindestens eine Abfolge der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes mit in einer Datenbankeinrichtung
abgespeicherten Ein- oder Ausgangsdatenabfolgen zu
vergleichen, wobei jede abgespeicherte Ein- oder
Ausgangsdatenabfolge einem vorbestimmten Prozessschritt des Steuergerätes zuordenbar ist.
6. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche 1 bis 4,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, die ermittelte Kombinatorik mit einer Vielzahl an in einer Datenbankeinrichtung abgespeicherten Ein- oder
Ausgangsdatenkombinatoriken zu vergleichen, wobei jede
abgespeicherte Ein- oder Ausgangsdatenkombinatorik einem vorbestimmten Prozessschritt des Steuergerätes zuordenbar ist.
7. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, anhand der ermittelten Kombinatorik eine
Automatisierungslösung des Steuergerätes zu ermitteln.
8. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, anhand der erfassten Vielzahl der Abfolgen der Schalt zustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes einen Gesamtenergieverbrauch von mit dem Steuergerät gekoppelten elektrischen Verbrauchern zu ermitteln.
9. Vorrichtung (100) nach Patentanspruch 8,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, den Gesamtenergieverbrauch der mit dem Steuergerät gekoppelten elektrischen Verbrauchern anhand von
Einzelenergieverbrauchswerten der mit dem Steuergerät
gekoppelten elektrischen Verbrauchern und anhand von
Betriebsintervallen der elektrischen Verbraucher zu ermitteln, wobei die Auswertungseinrichtung (20) ferner dazu ausgebildet ist, die Betriebsintervalle der elektrischen Verbraucher aus den Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes zu ermitteln.
10. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche,
wobei die Auswertungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, die bestimmten und von dem Steuergerät durchgeführten
Prozessschritte zu speichern und im Falle einer
Softwareaktualisierung des Steuergerätes die abgespeicherten Prozessschritte an das Steuergerät zu übertragen.
11. Vorrichtung (100) nach Patentanspruch 10,
wobei die Vorrichtung (100) dazu ausgebildet ist, basierend auf den abgespeicherten Prozessschritten eine automatisch generierte Bezeichnung für die Prozessschritte zu erzeugen.
12. Vorrichtung (100) nach Patentanspruch 10 oder 11,
wobei die Vorrichtung (100) ferner eine Anzeigeneinrichtung (30) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die automatisch generierte Bezeichnung für die Prozessschritte anzuzeigen; und/oder wobei die Vorrichtung (100) ferner dazu ausgebildet ist, die automatisch generierte Bezeichnung für die Prozessschritte an das Steuergerät zu übermitteln.
13. Verfahren zur automatischen Ermittlung von
Prozessschritten eines Steuergerätes, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- Erfassen (Sl) von einer Vielzahl von Abfolgen von
Schaltzuständen einer Vielzahl von Ein- und
Ausgangssignalen des Steuergerätes mittels einer Messeinrichtung (10); und
- Ermitteln (S2) einer Kombinatorik in der erfassten
Vielzahl der Abfolgen der Schaltzustände der Vielzahl der Ein- und Ausgangssignale des Steuergerätes mittels einer Auswertungseinrichtung (20);
- ein Bestimmen der von dem Steuergerät durchgeführten Prozessschritte basierend auf der ermittelten Kombinatorik mittels der Auswertungseinrichtung (20) .
14. Verfahren nach Patentanspruch 13,
ferner umfassend:
Bestimmen von mindestens einem von dem Steuergerät
durchgeführten Prozesszyklus basierend auf der ermittelten Kombinatorik mittels der Auswertungseinrichtung (20), wobei der mindestens eine Prozesszyklus eine Vielzahl der von dem Steuergerät durchgeführten Prozessschritte umfasst.
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