WO2016124231A1 - Automatisierungsanlage mit echtzeitfähiger parameterschätzung - Google Patents

Automatisierungsanlage mit echtzeitfähiger parameterschätzung Download PDF

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WO2016124231A1
WO2016124231A1 PCT/EP2015/052263 EP2015052263W WO2016124231A1 WO 2016124231 A1 WO2016124231 A1 WO 2016124231A1 EP 2015052263 W EP2015052263 W EP 2015052263W WO 2016124231 A1 WO2016124231 A1 WO 2016124231A1
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WO
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solver
solution
control device
automation system
parameter value
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/052263
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg NEIDIG
Thomas Trenner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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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
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • 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
    • G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a
  • Control device of an automation system can be, for example, a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • the invention also includes a control device for carrying out the method according to the invention.
  • the invention also includes an automation system which has at least one control device according to the invention.
  • an adaptation (adaptation to a changed process behavior), a state estimation parameter estimation or a system error diagnosis can be based on a model-based approach using a model of the process and / or the automation plant to perform mathematical analysis Methods to determine a suitable parameter value to solve the task.
  • solvers or solver units may be based on a process model describing the process performed by the automation equipment and a record referred to herein as an acceptance record and assumptions about an actual resource.
  • stand of the process and / or a future behavior descriptive information may include the parameter value that solves the problem, so for example minimized energy consumption or adapts the automation system to a modified process behavior, so that the process continues in a predetermined manner.
  • the solution to the problem is to provide it under real-time conditions.
  • This may be, for example, a control value for setting a plant component and / or an estimated value for a process state, for example a temperature in a boiler in which there is no temperature sensor.
  • the solvers can be run with heuristic parameters and starting values to achieve a suitable solution for the task as quickly and efficiently as possible. If the heuristics prove to be wrong or unfavorable, the solver can take much longer to solve the problem and, in the worst case, can not find a solution if needed at the time of adjustment.
  • the invention is based on the object of providing at least one parameter value for a controller and / or status recognition of the automation system in an automation system for a control device under real-time conditions, that is to say in good time at a predetermined setting time.
  • a method for operating a control device in an automation system is provided.
  • a parameter value for a control and / or state detection of the automation system is provided in good time for a predetermined setting time. For example, so can a control value for controlling or placement of a plant component, such as a
  • Conveyor belts or an electric motor be provided.
  • parameter values can also be provided.
  • another parameter value may indicate a state of a plant component, such as a temperature or a velocity.
  • Each assumption record describes an estimated actual state of the process that is performed by the automation system.
  • the process can be, for example, a production process, for example for producing a motor vehicle, or a process process, for example the filling of drinks into containers, or a control process, for example the control of traffic lights in a traffic network.
  • the assumption dataset describes initial values that should be assumed and / or an assumption with regard to the future development of the process, for example a product mix of the products to be produced or, for example, a temperature development of a fluid.
  • Solverinstanz is designed to determine a solution to the at least one parameter value based on the respective assumption data record. For example, a delete value or a solution for a parameter value can be determined, for example, leads to a minimization of the energy demand of a plant component or to maximize a throughput of an investment component. It can be determined as a solution, for example, a parameter value that describes an operating state of a plant component, such as a temperature in an engine. In general, the at least one parameter value thus represents a solution to a predetermined optimization and / or estimation task.
  • the solver unit may for example be based on a solver, for example the SAT solver known per se or a finite element solver or a STRIPS, ie a planning solver.
  • the solver unit may for example also be based on a simulator, which determines the development of the system state by simulation on the basis of the actual state and the assumed future behavior of the process.
  • a plurality of solver units are operated in parallel or simultaneously. Before the setting time or at the time of adjustment, the respective solution of each solver unit is queried. Depending on everyone through the
  • Solver units provided solution is then formed the at least one parameter value.
  • a plurality of solution attempts to the optimization and / or estimation task are carried out simultaneously in the control device, that is to say several solver units are operated in order to have available a suitable solution for the at least one parameter value at the time of adjustment.
  • the invention provides the advantage that in the control device for finding or providing the sought-after at least one parameter value, several solution proposals can be determined on the basis of different assumption data records in good time at the time of setting. This increases the probability that the
  • the invention also includes developments of the inventive method, which are described below.
  • a development provides that to find a solution, the computational effort between the solver units is divided. For this purpose, according to a further development, a search space for possible parameter values is subdivided into sub search rooms, and each sub search room is defined as an acceptance data record. Thus, for example, a solver unit limits itself to a sub-search space for parameter values in a first value interval and a second solver unit to a value interval that is disjunct from the first value interval. Thus, each solver unit only has to check a portion of the possible parameter values to see if they are a suitable solution.
  • Another development provides that different actual states are used. As a result, an estimation error when determining an actual state can be compensated. There is thus a greater probability that one of the solver units has assumed a correct actual state.
  • a further training provides that different solution constraints are used. In other words, different heuristics can be used for the future
  • Process behavior are based. This has the advantage that uncertainties or unknown developments or changes in the process when finding the solutions can be taken into account by each solver unit taking into account a different process behavior.
  • Solver units the solution determined staggered.
  • the solver units have different accuracy solutions.
  • a different tolerance interval with respect to, for example, an optimization criterion or a prediction accuracy or estimation accuracy is specified for each solver unit.
  • One a large tolerance interval can enable the solution to be determined in a shorter time than a small tolerance interval. This makes it possible to ensure that at least one solver unit has arrived at a solution result at the time of setting.
  • the solver units have different process models.
  • Each process model describes the behavior of the process and can be configured using the submitted or used assumption data.
  • the process models differ in particular with regard to the parameter inaccuracy and / or with regard to the complexity or number of parameters.
  • parameter inaccuracy is meant here that, for example, for a temperature profile or another process parameter or another process variable in each case a scattering value or interval of different size is specified in order to express an uncertainty or inaccuracy in the development of the respective process variable over time.
  • the process models may additionally or alternatively, for example, also differ in complexity, that is to say in the number of computational steps to be performed in order to calculate a transition of the process model from one time to a subsequent second time.
  • a system state is estimated by each solver unit.
  • the solver unit indicates in what state the plant would have to be if the process behaves according to assumption data.
  • the condition of the equipment may be estimated during operation as part of an interim result, or it may be estimated together with the final solution.
  • a difference of the estimated plant condition to the current plant state can be determined.
  • a goodness of the solution can be checked by checking whether the solver unit has estimated a correct state of the plant based on the difference. If the difference is greater than a predetermined maximum value, then the solution is correspondingly inaccurate.
  • a further development in this context provides that, depending on the difference, the operation of the respective solver unit is interrupted and the solver unit is operated with new acceptance data.
  • each solver unit which is based on a false or deviant system state, interrupted and made available for a new solution.
  • the respective solution is checked to see if it is valid, namely, if the difference between the estimated and the current state of the system is less than a predetermined maximum value.
  • a validity period is also defined for at least one solution, and the solution is used only for the period of validity for forming the at least one parameter value.
  • the process changes constantly or only so far for the period of validity that the at least one parameter value determined as a solution can be used for the validity period, for example a predetermined control target or control target, for example an energy. to minimize energy consumption.
  • the validity period may be, for example, in a range less than 1 second or less than 10 seconds or less than 1 minute or less than 1 hour.
  • a further development of the method deals with the case that when querying the solutions none of the solver units provides a solution at all.
  • a respective substitute value can be provided for the at least one parameter value.
  • This replacement value can be determined, for example, in advance and designed, for example be to ensure a safe or robust operation of the automation system.
  • solubilizer units each provide a solution
  • the following embodiments or development of the method can be used.
  • several solutions are consolidated to form the at least one parameter value.
  • the time-first generated solution is used. This has the advantage that the operation of all
  • Solver units can be canceled and the solver units can be taken with new assumptions for determining the at least one parameter value for another other setting time in operation.
  • a further development provides that the solution is used which is the best according to a predetermined optimization criterion. For example, that solution can be used that leads to the lowest energy consumption or the highest throughput. It is also possible to use the solution which has the smallest tolerance value in the estimation accuracy.
  • a development provides that all solutions are combined according to a predetermined calculation rule. Thus, for example, the solutions can be used to form the arithmetic mean for a parameter value.
  • a further development provides that different solutions are combined for different time windows. Thus, from the setting time, the still valid solutions for the respective time window can be selected and used to provide the at least one parameter value.
  • solutions of the solubilizer units are consolidated according to one of the described methods, which are within one For example, have been determined by the user of the automation system specified or parameterized time window. As a result, it is also possible to combine solutions provided by solver units which have been started at different times.
  • a development of the method provides that, depending on the at least one parameter value, a plant component influencing the process, for example a production line or a bottling machine, is controlled.
  • the control device realizes a programmable logic controller which is designed to control the system component.
  • a plurality of system components of the automation system are controlled by the control device.
  • the control device is then a central control, which then controls or configures, for example, a plurality of programmable logic controllers by means of the at least one parameter value.
  • a further development provides that at least one parameter value is determined in each case not just at one setting time, but cyclically the at least one parameter value is determined cyclically for a plurality of successive setting times.
  • an optimum parameter value can always be provided over a relatively long period of time, in each case based on solutions of a plurality of solver units during the operation of the automation system.
  • the invention also includes a
  • the control device according to the invention is provided for an automation system and has a communication device which is designed to exchange communication data with at least one system component of the automation system.
  • system component is understood in each case to mean a device or a system module or a production cell which influences the process performed by the automation system. It may be So act in the plant component in particular an actuator and / or a sensor.
  • the control device according to the invention further comprises a processor device.
  • the control device according to the invention is characterized in that the processor device is designed or set up to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the control device according to the invention is a programmable logic controller that is configured in particular for operation in a field of the automation system in which the process is carried out.
  • the communication device can be designed, for example, as a field bus coupler.
  • the control device provides that the processor device has a plurality of processor cores which can be operated simultaneously and is designed to operate in each case one of the solver units on its own one of the processor cores.
  • a process management system can be provided which starts corresponding solver instances or solver instances as the respective solver unit on each of the processor cores.
  • the invention also includes an automation system.
  • the automation system according to the invention has at least one control device of the type described.
  • the automation system has one or more than one control device, which in each case represents an embodiment of the control device according to the invention.
  • the at least one control device is in each case coupled via its communication device with at least one system component.
  • the at least one control device can be connected to a fieldbus of the automation system.
  • a development of the automation system according to the invention provides in the manner described that a plurality of control devices are provided and the control devices are each designed as a programmable logic controller, PLC, for each one coupled to the control device system component. This results in the advantage that distributed over the automation system, the control devices each independently can determine at least one parameter value to at least one setting time.
  • the automation system according to the invention is in particular designed to carry out the process as a production process or a process or a control process of the type described.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the automation system according to the invention with an embodiment of the control device according to the invention
  • FIG. 1 shows an automation system 1 for carrying out a process.
  • a process a production process can be carried out, by which a product is produced, for example motor vehicles.
  • the process may also be a process by which a process is carried out, for example, the recovery of electrical energy from nuclear power or the bottling of a beverage.
  • the process may also be a control process, for example the control of traffic lights of a traffic light system in a traffic route network, for example a district.
  • the automation system can have system components 2, of which only one is shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • system components 2 of which only one is shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • FIG 1 are represented by Ausmikss 6 other system components with associated control device upstream of the illustrated control device 3 with the system component 2 controlled by it and / or may be downstream.
  • the plant component 2 can be, for example, a production cell (PROD), that is, for example, a CNC milling machine or a robot.
  • the plant component 2 can also be, for example, a production line for conveying a product or intermediate product.
  • the plant component 2 may also be, for example, a single signal generator in a signaling system, eg a traffic light.
  • the plant component can generally represent an actuator device.
  • the system component 2 can also represent a sensor device, by means of which, for example, a temperature or a speed is measured.
  • a control device 3 may be provided, which may be, for example, a programmable logic controller (PLC).
  • PLC programmable logic controller
  • the control device 3 can be coupled to the system component 2 via a data network 4, for example a field bus, such as a Profinet bus.
  • the control device 3 can be connected to the communication device via a communication device 5, for example a bus coupling device.
  • the control device 3 may e.g. a processor device 7, a management device 8 (MNG), a monitoring device 9 and / or a consolidation or aggregation device 10 have.
  • the processor device 7 can have a plurality of processor cores 11.
  • the number of process cores may be 11 n, where n may be in a range of 2 to 500, for example.
  • the processor cores, not shown, are represented by ellipsis 12 in FIG.
  • the processor cores are differentiated as Cl, C2 and CN.
  • the management system 8, the monitoring device 9 and the aggregation device 10 may be program modules of the processor device 7, for example.
  • a respective solver unit or solver unit or solver instance or in short a solver 13 can be operated or started or configured on each processor core 11.
  • the solver 13 are again distinguished in FIG 1 as Sl, S2 and SN from each other.
  • Each solver 13 is designed, depending on assumption data 14, which describe the process controlled or carried out by the automation system 1, for a predefined setting time, which may be in the future, for a respective solution 15 for at least one parameter value determine, for example, a control value for the system component 2 or an estimated state value for the system component 2.
  • the different solutions as Hl and HN designated.
  • the solutions 15 can be interrogated at the setting time and be combined or offset by the aggregation device 10 to at least one parameter value 17.
  • the monitoring device 9 can receive the at least one parameter value 17 from the aggregation device 10 and output, for example via the communication device 4 as a control value to the system component 2 and depending on the at least one parameter value, if this describes a state of the system component 2, even generate a control value and output via the communication device 4.
  • the management device 8 can then be cyclically re-initiated or started or triggered in order to restart the solver 13 for the next setting time.
  • a period of validity 18 can also be indicated by the solver 13, that is to say a time interval ⁇ t which indicates the validity or usability of the solution 15 for determining the at least one parameter value 17.
  • FIG. 2 this illustrates how, for different setting times 19, solutions H1-H4 which are available over the time t at the setting times 19 can be provided by different solvers S1-S4.
  • the individual solutions H1-H4 can be combined for different time windows 20, which is symbolized in FIG. 2 by an association symbol U.
  • event 21 may be a change in production or another event that changes the behavior of the process.
  • the management device 8 can use a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as a function of an influence by the plant components 2. Furthermore, a process model 23 which describes the behavior of the process as
  • Maximum duration Tbrk for each solver 13 may be predetermined by the management device 8, for example, to prevent a solver 13 from performing an infinite loop and never generating a result or solution.
  • the assumption data 14 may be used to configure the process model 23, i. they represent configuration parameters of the process model 23.
  • the assumption data can therefore include different heuristics, starting values and possibly different assumptions with regard to the future development of the plant state, ie hypotheses, for the same model 23. Heuristics, start values, hypotheses are collectively referred to as adoption data.
  • the control device has a multicore architecture in the manner described, which functions both as standard PLC tasks
  • Solver instance (Initialization of the system component 2, alarm processing, PLC logic and communication) as well as several Solver instances 13 executes. Each Solver instance runs on a different Core CI to CN to complete the calculation
  • each solver solves the mathematical problem of determining the at least one suitable parameter value 17 for the model 23 under the boundary conditions given by the assumption data 14, ie, for example, suitable control values or suitable estimated states for plant states.
  • a heuristic may, for example, state that in the case of a switch, which is to be controlled as system component 2 by the control device 3, 80 percent of the incoming products in a first direction and only 20 percent of the incoming products are to be redirected in a second direction. Such a heuristic simplifies the finding of the solution 15, for example, for setting the switch.
  • the assumption data can have different start values, if, for example, the process can not be sufficiently monitored and it is not known, for example, what temperature is currently present in a boiler. Different assumptions with regard to the future development of the process may be present, for example, if it is not known how great a cooling capacity of a fluid is, so that different final temperatures, for example a liquid, result for different cooling powers, which are cooled by the fluid or should be heated. Due to the solver 13, the respective resulting state of the system can also be estimated.
  • the availability of a plurality of solvers ensures that under real-time conditions a valid result is always offered as for the at least one parameter value 17, which can be even further refined or specified if more computing resources are available.
  • the Solver instances can be distributed to the cores via an appropriate engineering tool and provided with assumptions.
  • the automatic distribution of the Solver instances and generation of the assumptions for example, by the management device 8.
  • the user can specify different strategies.
  • the tool may provide: a) dividing the search space into n disjoint sections, b) generating n (random) distributed start values, c) starting a solver without parameter constraints (solving constraints) and starting n-1 Solver with different (random) solution constraints, d) specification of n different, incrementally increasing requirements for the accuracy of the solution,
  • the management device 8 compares the respective solver result with the current state of the system and carries out a refinement of the strategies a) to e).
  • the conditions in the industrial environment for example, the coupling with physics, real-time calculation in the context of the SPS
  • the maximum calculation time can be adjusted after aborting a solver instance and i) another Solver instance can be started, the
  • Solver instance can be supplied with the stored intermediate results, or ii) another heuristic (and / or other assumptions) is chosen without reusing the intermediate results.
  • the management device 8 can compare the calculation results with the current system state depending on configuration and influence the starting of new solver instances.
  • the management device 8 implement the following strategies:
  • the calculation result is based on hypotheses that are highly similar to the actual state of the system and that are still valid for a period of time ⁇ t. For the period of time At and as long as the measurable plant state has no change, no new Solver instances are started.
  • the current state of the system can be used to improve the heuristics / assumptions in such a way that the quality of the results of the respective Solver instances is improved.
  • the solver instance is then improved with
  • the management device provides substitute values 22 which were planned or predefined or defined during the engineering.
  • the aggregation device 10 also consolidates the results according to the specifications of the user and transfers the aggregated result to the actual automation application, which can be realized by the monitoring device 9, for example. In principle, it is irrelevant whether the management device immediately transfers the result to the application or whether it caches and updates it itself until the application requires it.
  • the consolidation by the aggregation device 10 several user-definable methods during engineering are proposed which are configured by the user with a suitable engineering tool.
  • the primary goal is to get the solution result as fast as possible, for example because the result is needed in the cyclic program sequence of the control.
  • the result of the Solver instance which first determined a solution, is transferred to the application.
  • the possible results of the remaining Solver instances are not needed. All instances are restarted with the current measured values as assumption data 14 and the solution determination starts again.
  • Tmax corresponds, for example, to the maximum cycle time of the control, that is to say the time duration between two control cycles in which the system component 2 can be controlled by the control device 3.
  • the results of all Solver instances, which were able to calculate a solution during this time, are compared on the basis of a quality measure, for example, an inaccuracy or uncertainty, for example a scattering, included in the solver is compared.
  • the best result is passed to the application. Thereafter, all Solver instances are restarted again with the current measured values as assumption data 14. 3.
  • combination of winners (combination of winners) Like 2. except that the management device combines all the results according to a user-specified formula, such as an average or an intersection. 4th validation period
  • the methods 1 to 3 can be extended by the fact that the Solver instances issue validity conditions for the respective result.
  • Validity conditions can be time limits At or events 21.
  • events may be changes in plant operating modes, alarms, or signal edges.
  • the aggregation device 10 must then discard invalid results and must not pass these on to the application.
  • the results of the solver instances are consolidated according to one of the methods 1 to 4, which were determined within a time window parameterized by the user.
  • the controller combines several valid results about an intersection.
  • a solver has delivered a result, it is immediately reinitialized and started by the manager.
  • an event 21 occurs, for example, an employee makes a manual intervention in the process, or an assumed waveform turns out to be false. This invalidates any results and all solvers must be reinitialized and started.
  • the aggregation device 10 supplies the automation program with a substitute value 22, which may be, for example, a configured substitute value.
  • the solving of complex process models to optimize the operation by implementing a plurality of solver instances with different heuristics is realized on a programmable logic controller.
  • the aggregation of the results of completed solver instances achieves an increase in the quality of results on a PLC with different methods.
  • Introducing a manager for the Solver instances allows them to be designed, depending on the configuration, to deliver the fastest possible results with the required accuracy.
  • the aggregation device 10 instead supplies the control program with substitute values 22.
  • termination criteria in particular system events or temporal events, can be defined for a solver instance.
  • a model-based improvement of the operating point at the cell level, ie for each individual plant component 2 can thus be achieved. In this case, however, the temporal determinism of the control is maintained in particular.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Steuervorrichtung (3) einer Automatisierungsanlage (1), um rechtzeitig für einen vorgegebenen Stellzeitpunkt (19) zumindest einen Parameterwert (17) für eine Steuerung und/oder für eine Zustandserkennung der Automatisierungsanlage (1) bereitzustellen. Hierzu werden vor dem Stellzeitpunkt (19) durch die Steuervorrichtung (3) mehrere Annahmedatensätze (14), die jeweils einen geschätzten Istzustand eines durch die Automatisierungsanlage (1) durchgeführten Prozesses und/oder ein zukünftiges Verhalten des Prozesses beschreiben, gebildet. Mit jedem Annahmedatensatz (14) wird jeweils eine von mehreren Solvereinheiten oder Lösereinheiten (13), von denen jede zum Ermitteln einer Lösung (15) zu dem zumindest einen Parameterwert (17) auf der Grundlage des jeweiligen Annahmedatensatzes (14) ausgelegt ist, betrieben. Vor dem oder zum Stellzeitpunkt (19) wird dann die jeweilige Lösung (15) jeder Löseeinheit (13) abgefragt und in Abhängigkeit von den durch die Lösereinheiten (13) bereitgestellten Lösungen (15) der zumindest eine Parameterwert (17) gebildet.

Description

Beschreibung
Automatisierungsanlage mit echtzeitfähiger Parameterschätzung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Steuervorrichtung einer Automatisierungsanlage. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) sein. Mittels des Verfahrens wird eine echt- zeitfähige Steuerung und/oder Überwachung der Automatisie- rungsanlage ermöglicht, das heißt es wird rechtzeitig für einen vorgegebenen Stellzeitpunkt zumindest ein Parameterwert für eine Steuerung und/oder Zustandserkennung der Automatisierungsanlage bereitgestellt. Zu der Erfindung gehört auch eine Steuervorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Automatisierungsanlage, die zumindest eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung aufweist.
Zur Automatisierung industrieller Automatisierungsanlagen werden aufwändige Algorithmen notwendig, die im Echtzeitkon- text der Steuerung gelöst werden müssen. Auch Geräte nach dem Prinzip Industrie 4.0 müssen in der Lage sein, komplexe Aufgaben auf der Steuerungsebene, das heißt im Feld der Anlage, selbständig zu lösen. Insbesondere für Aufgaben, wie eine Op- timierung beispielsweise des Energieverbrauchs oder des
Durchsatzes, eine Adaption (Anpassung an ein geändertes Prozessverhalten) , eine Parameterschätzung zur Zustandserkennung oder eine Diagnose zur Erkennung eines Anlagenfehlers, können auf einem modellbasierten Ansatz beruhen, bei welchem ein Mo- dell des Prozesses und/oder der Automatisierungsanlage verwendet wird, um mithilfe mathematischer Methoden einen geeigneten Parameterwert zum Lösen der Aufgabe zu ermitteln. Diese mathematischen Methoden werden durch sogenannte Solver oder Lösereinheiten durchgeführt oder umgesetzt. Ein Solver oder eine Lösereinheit kann auf der Grundlage eines Prozessmodells, das den durch die Automatisierungsanlage durchgeführten Prozess beschreibt, und einen Datensatz, der hier als Annahmedatensatz bezeichnet wird und Annahmen über einen Istzu- stand des Prozesses und/oder ein zukünftiges Verhalten beschreibende Angaben umfassen kann, denjenigen Parameterwert finden, der die Aufgabe löst, also beispielsweise einen Energieverbrauch minimiert oder die Automatisierungsanlage an ein verändertes Prozessverhalten anpasst, so dass der Prozess in vorgegebener Weise weiterläuft.
Aufgrund der mathematischen Komplexität der Aufgabe kann diese von einem Solver in der Regel nicht exakt und/oder nur in exponentieller Laufzeit gelöst werden. Beim Einsatz in industriellen Steuerungen ist im Gegensatz zu anderen Anwendungen die Lösung des Problems aber unter Echtzeitbedingungen bereitzustellen. Das heißt zu einem gegebenen Stellzeitpunkt muss ein Parameterwert vorliegen, der als Lösung für die Auf- gäbe verwendet werden kann. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen Steuerwert zum Einstellen einer Anlagenkomponente und/oder einen Schätzwert für einen Prozesszustand handeln, beispielsweise eine Temperatur in einem Kessel, in welchem sich kein Temperatursensor befindet.
Um die Echtzeitbedingungen zu erfüllen, können die Solver mit heuristischen Parametern und Startwerten ausgeführt werden, um eine geeignete Lösung für die jeweilige Aufgabe so schnell und effizient wie möglich erzielen zu können. Erweisen sich die Heuristiken als falsch oder ungünstig, so kann der Solver aber erheblich länger zum Lösen des Problems benötigen und kann im schlimmsten Fall gar keine Lösung ermitteln, wenn diese zum Stellzeitpunkt benötigt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Automatisierungsanlage für eine Steuervorrichtung unter Echtzeitbedingungen, das heißt rechtzeitig zu einem vorgegebenen Stell - Zeitpunkt, für eine Steuerung und/oder Zustandserkennung der Automatisierungsanlage zumindest einen Parameterwert bereit- zustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin- dung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche .
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Steu- ervorrichtung in einer Automatisierungsanlage bereitgestellt. Mittels des Verfahrens wird rechtzeitig für einen vorgegebenen Stellzeitpunkt ein Parameterwert für eine Steuerung und/oder Zustandserkennung der Automatisierungsanlage bereitgestellt. Beispielsweise kann also ein Stellwert zum Steuern oder Stellen einer Anlagenkomponente, beispielsweise eines
Fließbands oder eines Elektromotors, bereitgestellt sein. Es können auch mehrere Parameterwerte bereitgestellt werden. Ein weiterer Parameterwert kann beispielsweise einen Zustand einer Anlagenkomponente, beispielsweise eine Temperatur oder eine Geschwindigkeit, angeben.
Um rechtzeitig den zumindest einen Parameterwert zum vorgegebenen Stellzeitpunkt bereitzustellen, ist vorgesehen, dass vor dem genannten Stellzeitpunkt durch die Steuervorrichtung mehrere Annahmedatensätze gebildet werden. Jeder Annahmedatensatz beschreibt einen geschätzten Istzustand desjenigen Prozesses, der durch die Automatisierungsanlage durchgeführt wird. Bei dem Prozess kann es sich beispielsweise um einen Herstellungsprozess handeln, beispielsweise zum Herstellen eines Kraftfahrzeugs, oder einen Verfahrensprozess , beispielsweise das Abfüllen von Getränken in Behältnisse, oder einen Steuerprozess , beispielsweise das Steuern von Ampeln in einem Verkehrsnetz . Der Annahmedatensatz beschreibt Startwerte, von denen ausgegangen werden soll und/oder eine Annahme hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung des Prozesses, beispielsweise eines Produktmixes der herzustellenden Produkte oder beispielsweise eine Temperaturentwicklung eines Fluids. Mit jedem Annahmedatensatz wird dann jeweils durch die Steuervorrichtung eine von mehreren Lösereinheiten betrieben. Je- de Lösereinheit, das heißt jeder Solver oder jede
Solverinstanz , ist dazu ausgelegt, eine Lösung zu dem zumindest einen Parameterwert auf der Grundlage des jeweiligen Annahmedatensatzes zu ermitteln. Es kann zum Beispiel ein Lö- sungswert oder eine Lösung für einen Parameterwert ermittelt werden, der beispielsweise zu einer Minimierung des Energiebedarfs einer Anlagenkomponente oder zur Maximierung eines Durchsatzes einer Anlagekomponente führt. Es kann als Lösung beispielsweise auch ein Parameterwert ermittelt werden, der einen Betriebszustand einer Anlagenkomponente beschreibt, beispielsweise eine Temperatur in einem Motor. Allgemein stellt der zumindest eine Parameterwert also eine Lösung zu einer vorgegebenen Optimierungs- und/oder Schätzaufgabe dar.
Die Lösereinheit kann beispielsweise auf einem Solver beruhen, beispielsweise dem an sich bekannten SAT-Solver oder einem Finite-Elemente-Solver oder einem STRIPS, das heißt einem Planungs-Solver . Die Lösereinheit kann beispielsweise auch auf einem Simulator beruhen, der ausgehend von dem Istzustand und dem angenommenen zukünftigen Verhalten des Prozesses die Entwicklung des Anlagenzustands durch Simulation ermittelt.
Bei dem Verfahren werden also mehrere Lösereinheiten parallel oder gleichzeitig betrieben. Vor dem Stellzeitpunkt oder auch zum Stellzeitpunkt wird die jeweilige Lösung jeder Lösereinheit abgefragt. In Abhängigkeit von jeder durch die
Lösereinheiten bereitgestellten Lösung wird dann der zumindest eine Parameterwert gebildet. Mit anderen Worten werden in der Steuervorrichtung mehrere Lösungsversuche zu der Optimierungs- und/oder Schätzaufgabe gleichzeitig durchgeführt, das heißt mehrere Lösereinheiten betrieben, um eine geeignete Lösung für den zumindest einen Parameterwert zum Stellzeitpunkt zur Verfügung zu haben.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass in der Steuervorrichtung zum Auffinden oder Bereitstellen des gesuchten zumindest einen Parameterwerts rechtzeitig zum Stellzeitpunkt mehrere Lösungsvorschläge auf der Grundlage unter- schiedlicher Annahmedatensätze ermittelt werden können. Es wird hier somit die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass zum
Stellzeitpunkt eine geeignete Lösung bereitsteht, auf deren Grundlage der zumindest eine Parameterwert gebildet werden kann .
Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen des erfindungsge- mäßen Verfahrens, die im Folgenden beschrieben sind.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass zum Auffinden einer Lösung der Berechnungsaufwand zwischen den Lösereinheiten aufgeteilt wird. Hierzu wird gemäß einer Weiterbildung ein Suchraum für mögliche Parameterwerte in Teilsuchräume aufgeteilt und jeder Teilsuchraum als ein Annahmedatensatz festgelegt. Beispielsweise beschränkt sich somit eine Lösereinheit auf einen Teilsuchraum für Parameterwerte in einem ersten Werteintervall und eine zweite Lösereinheit auf ein Werteintervall, das dis- junkt von dem ersten Werteintervall ist. Somit muss jede Lösereinheit nur einen Teil der möglichen Parameterwerte daraufhin prüfen, ob sie eine geeignete Lösung darstellen. Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass unterschiedliche Istzustände zugrundegelegt werden. Hierdurch kann ein Schätzfehler beim Ermitteln eines Istzustands kompensiert werden. Es besteht somit eine größere Wahrscheinlichkeit, dass eine der Lösereinheiten von einem korrekten Istzustand ausgegangen ist. Eine Weiterbildung sieht vor, dass unterschiedliche Lösungsnebenbedingungen zugrundegelegt werden. Mit anderen Wor- ten können unterschiedliche Heuristiken für das zukünftige
Prozessverhalten zugrundegelegt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Unwägbarkeiten oder unbekannte Entwicklungen oder Veränderungen des Prozesses beim Auffinden der Lösungen berücksichtigt werden können, indem jede Lösereinheit ein anderes Prozessverhalten berücksichtigt.
In einer Weiterbildung wird mittels der mehreren
Lösereinheiten die Lösung gestaffelt ermittelt. So sieht eine Weiterbildung vor, dass die Lösereinheiten unterschiedliche Lösungsgenauigkeiten aufweisen. Mit anderen Worten wird für jede Lösereinheit ein anderes Toleranzintervall bezüglich beispielsweise eines Optimierungskriteriums oder einer Vorhersagegenauigkeit oder Schätzgenauigkeit vorgegeben. Ein großes Toleranzintervall kann hierbei das Ermitteln der Lösung in kürzerer Zeit als ein kleines Toleranzintervall ermöglichen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass zum Stellzeitpunkt zumindest eine Lösereinheit zu einem Lösungs- ergebnis gelangt ist.
In einer Weiterbildung weisen die Lösereinheiten unterschiedliche Prozessmodelle auf. Jedes Prozessmodell beschreibt das Verhalten des Prozesses und ist dabei mittels der übergebenen oder verwendeten Annahmedaten konfigurierbar. Die Prozessmodelle unterscheiden sich dabei insbesondere bezüglich der Pa- rameter-Ungenauigkeit und/oder bezüglich der Komplexität oder Parameteranzahl. Mit Parameter-Ungenauigkeit ist hierbei gemeint, dass beispielsweise für einen Temperaturverlauf oder einen anderen Prozessparameter oder eine andere Prozessvariable jeweils ein Streuungswert oder Intervall unterschiedlicher Größe angegeben wird, um hierdurch eine Unsicherheit oder Ungenauigkeit bei der Entwicklung der jeweiligen Prozessvariable über der Zeit auszudrücken. Die Prozessmodelle können sich zusätzlich oder alternativ beispielsweise auch in der Komplexität unterscheiden, also in der Anzahl der Rechenschritte, die durchzuführen ist, um einen Übergang des Prozessmodells von einem Zeitpunkt zu einem darauffolgenden zweiten Zeitpunkt zu berechnen. Indem unterschiedliche Pro- zessmodelle verwendet werden, kann sichergestellt werden, dass zum Stellzeitpunkt zumindest eine Lösereinheit alle nötigen Berechnungsschritte durchgeführt hat, um eine Lösung für den zumindest einen Parameterwert ermittelt zu haben. In einer Weiterbildung wird durch jede Lösereinheit jeweils ein Anlagenzustand geschätzt. Mit anderen Worten wird durch die Lösereinheit angegeben, in welchem Zustand sich die Anlage befinden müsste, wenn sich der Prozess gemäß Annahmedaten verhält. Der Anlagenzustand kann dabei während des Betriebs als ein Teil eines Zwischenergebnisses geschätzt sein, oder aber auch zusammen mit der endgültigen Lösung geschätzt werden. Dann kann ein Unterschied des geschätzten Anlagenzu- stands zu dem aktuellen Anlagenzustand ermittelt werden. Mit anderen Worten kann eine Güte der Lösung überprüft werden, indem anhand des Unterschieds überprüft wird, ob die Lösereinheit einen korrekten Anlagenzustand geschätzt hat. Ist der Unterschied größer als ein vorbestimmter Höchstwert, so ist auch die Lösung entsprechend unzutreffend.
Eine Weiterbildung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass in Abhängigkeit von dem Unterschied der Betrieb der jeweiligen Lösereinheit abgebrochen und die Lösereinheit mit neuen An- nahmedaten betrieben wird. So kann beispielsweise noch vor dem Stellzeitpunkt jede Lösereinheit, die einen falschen oder abweichenden Anlagenzustand zugrundelegt, unterbrochen und für eine neue Lösung verfügbar gemacht werden. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass am Ende die jeweilige Lösung daraufhin überprüft wird, ob sie gültig ist, falls nämlich der Unterschied zwischen dem geschätzten und dem aktuellen Anlagenzustand kleiner als ein vorbestimmter Höchstwert ist.
In einer Weiterbildung wird zu zumindest einer Lösung auch eine Gültigkeitsdauer festgelegt und die Lösung nur für die Gültigkeitsdauer zum Bilden des zumindest einen Parameterwerts verwendet. Beispielsweise kann durch eine Lösereinheit abgeschätzt werden, dass sich der Prozess für die Gültigkeitsdauer konstant oder nur soweit ändert, dass der als Lö- sung ermittelte zumindest eine Parameterwert für die Gültigkeitsdauer genutzt werden kann, um beispielsweise ein vorgegebenes Steuerziel oder Regelziel, beispielsweise eine Ener- gieverbrauchsminimierung, zu erreichen. Die Gültigkeitsdauer kann beispielsweise in einem Bereich kleiner als 1 Sekunde oder kleiner als 10 Sekunden oder kleiner als 1 Minute oder kleiner als 1 Stunde liegen.
Eine Weiterbildung des Verfahrens befasst sich mit dem Fall, dass beim Abfragen der Lösungen keine der Lösereinheiten überhaupt eine Lösung bereitstellt. Für diesen Fall kann für den zumindest einen Parameterwert ein jeweiliger Ersatzwert bereitgestellt werden. Dieser Ersatzwert kann beispielsweise im Voraus bestimmt sein und beispielsweise dazu ausgelegt sein, einen sicheren oder robusten Betrieb der Automatisierungsanlage zu gewährleisten.
Falls dagegen mehrere Lösereinheiten jeweils eine Lösung be- reitstellen, können die folgenden Ausführungsformen oder Weiterbildung des Verfahrens benutzt werden. In einer Weiterbildung werden zum Bilden des zumindest einen Parameterwerts mehrere Lösungen konsolidiert. Hierdurch können Falschannahmen, die in den Annahmedaten enthalten sein können, kompen- siert werden.
Zum Konsolidieren wird bevorzugt zumindest eine der folgenden Konsolidierungsmethoden verwendet. Gemäß einer Weiterbildung wird die zeitlich zuerst erzeugte Lösung verwendet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Betrieb aller
Lösereinheiten abgebrochen werden kann und die Lösereinheiten mit neuen Annahmedaten zum Ermitteln des zumindest einen Parameterwerts für einen weiteren anderen Stellzeitpunkt in Betrieb genommen werden können. Eine Weiterbildung sieht vor, dass diejenige Lösung verwendet wird, die gemäß einem vorbestimmten Optimierungskriterium die Beste ist. Beispielsweise kann also diejenige Lösung verwendet werden, die zum geringsten Energiebedarf oder zum größten Durchsatz führt. Es kann auch diejenige Lösung verwendet werden, welche den kleinsten Toleranzwert bei der Schätzgenauigkeit aufweist. Eine Weiterbildung sieht vor, dass alle Lösungen gemäß einer vorbestimmten Rechenvorschrift kombiniert werden. Es kann also beispielsweise aus den Lösungen das arithmetische Mittel für einen Parameterwert gebildet werden. Eine Weiterbildung sieht vor, dass für unterschiedliche Zeitfenster jeweils unterschiedliche Lösung kombiniert werden. So können ab dem Stell - Zeitpunkt die noch gültigen Lösungen für das jeweilige Zeitfenster ausgewählt und zum Bereitstellen des zumindest einen Parameterwerts verwendet werden. Eine Weiterbildung sieht vor, dass diejenigen Lösungen kombiniert werden, die innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls erzeugt wurden. Mit anderen Worten werden Lösungen der Lösereinheiten nach einem der beschriebenen Verfahren konsolidiert, die innerhalb eines beispielsweise vom Anwender der Automatisierungsanlage festgelegten oder parametrierten Zeitfensters bestimmt wurden. Hierdurch können auch Lösungen kombiniert werden, die von Lösereinheiten bereitgestellt werden, die zu unterschiedli- chen Zeitpunkten gestartet worden sind.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass in Abhängigkeit von dem zumindest einen Parameterwert eine den Pro- zess beeinflussende Anlagenkomponente, beispielsweise ein Fließband oder ein Flaschenabfüllautomat , gesteuert wird. Mit anderen Worten wird durch die Steuervorrichtung eine speicherprogrammierbare Steuerung realisiert, die zum Steuern der Anlagenkomponente ausgestaltet ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass durch die Steuervorrichtung mehrere Anla- genkomponenten der Automatisierungsanlage gesteuert werden. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Steuervorrichtung dann um eine zentrale Steuerung, die mittels des zumindest einen Parameterwerts dann beispielsweise mehrere speicherprogrammierbare Steuerungen steuert oder konfiguriert.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass nicht nur zu einem Stellzeitpunkt jeweils der zumindest eine Parameterwert ermittelt wird, sondern zyklisch für mehrere aufeinanderfolgende Stell - Zeitpunkte jeweils der zumindest eine Parameterwert ermittelt wird. Hierdurch kann über einen längeren Zeitraum hinweg jeweils auf der Grundlage von Lösungen mehrerer Lösereinheiten während des Betriebs der Automatisierungsanlage stets jeweils ein optimaler Parameterwert bereitgestellt werden. Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch eine
Steuervorrichtung. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist für eine Automatisierungsanlage vorgesehen und weist eine Kommunikationseinrichtung auf, die zum Austauschen von Kommunikationsdaten mit zumindest einer Anlagenkomponente der Automatisierungsanlage ausgelegt ist. Unter Anlagenkomponente ist jeweils eine Einrichtung oder ein Anlagenmodul oder eine Produktionszelle zu verstehen, die den durch die Automatisierungsanlage durchgeführten Prozess beeinflusst. Es kann sich also bei der Anlagenkomponente insbesondere um einen Aktor und/oder einen Sensor handeln. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung weist des Weiteren eine Prozessoreinrichtung auf. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Prozessoreinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Insbesondere handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung um eine speicherprogrammierbare Steuerung, die insbesondere für einen Betrieb in einem Feld der Automatisierungsanlage, in welchem der Prozess durchgeführt wird, ausgestaltet ist. Die Kommunikationseinrichtung kann hierbei beispielsweise als Feldbus-Koppler ausgestaltet sein. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung sieht vor, dass die Prozessoreinrichtung mehrere gleichzeitig betreibbare Prozessorkerne aufweist und dazu ausgelegt ist, jeweils eine der Lösereinheiten auf einem eigenen der Prozessorkerne zu betreiben. Hierbei kann ein Prozessmanagementsys- tem vorgesehen sein, welches entsprechende Löserinstanzen oder Solver- Instanzen als jeweilige Lösereinheit auf jeweils einem der Prozessorkerne startet. Durch Verwenden unabhängig voneinander betreibbarer Prozessorkerne ergibt sich der Vorteil, dass die Lösereinheiten sich gegenseitig in ihrem Be- trieb nicht beeinflussen.
Zu der Erfindung gehört schließlich auch eine Automatisierungsanlage. Die erfindungsgemäße Automatisierungsanlage weist zumindest eine Steuervorrichtung der beschriebenen Art auf. Mit anderen Worten weist die Automatisierungsanlage eine oder mehr als eine Steuervorrichtung auf, die jeweils eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung darstellt. Die zumindest eine Steuervorrichtung ist jeweils über ihre Kommunikationseinrichtung mit zumindest einer Anlagen- komponente gekoppelt. Beispielsweise kann also die zumindest eine Steuervorrichtung an einen Feldbus der Automatisierungsanlage angeschlossen sein. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Automatisierungsanlage sieht in der beschriebenen Weise vor, dass mehrere Steuervorrichtungen bereitgestellt sind und die Steuervorrichtungen jeweils als eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS, für jeweils eine mit der Steuervorrichtung gekoppelten Anlagenkomponente ausgelegt sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass verteilt über die Automatisierungsanlage die Steuervorrichtungen jeweils selbständig wenigstens einen Parameterwert zu zumindest einem Stellzeitpunkt ermitteln können.
Die erfindungsgemäße Automatisierungsanlage ist insbesondere dazu ausgelegt, als den Prozess einen Produktionsprozess oder einen Verfahrensprozess oder einen Steuerprozess der beschriebenen Art durchzuführen.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Automatisierungsanlage mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und
FIG 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines zeitlichen
Ablaufs eines Betriebs mehrerer Lösereinheiten in der Steuervorrichtung von FIG 1.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der ge- zeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. FIG 1 zeigt eine Automatisierungsanlage 1 zum Durchführen eines Prozesses. Beispielsweise kann als Prozess ein Produkti- onsprozess durchgeführt werden, durch welchen ein Produkt hergestellt wird, beispielsweise Kraftfahrzeuge. Bei dem Prozess kann es sich auch um einen Verfahrensprozess handeln, durch welchen ein Verfahren durchgeführt wird, beispielsweise das Gewinnen von elektrischer Energie aus Kernkraft oder das Abfüllen eines Getränks in Flaschen. Der Prozess kann auch ein Steuerprozess sein, beispielsweise das Steuern von Ampeln einer Ampelanlage in einem Verkehrswegenetz, beispielsweise einem Stadtteil.
Zum Durchführen des Prozesses kann die Automatisierungsanlage Anlagenkomponenten 2 aufweisen, von denen in FIG 1 der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt ist. In FIG 1 sind durch Auslassungspunkte 6 weitere Anlagenkomponenten mit zugehöriger Steuervorrichtung repräsentiert, die der dargestellten Steuervorrichtung 3 mit der von ihr gesteuerten Anlagenkomponente 2 vorgelagert und/oder nachgelagert sein können .
Die Anlagenkomponente 2 kann beispielsweise eine Produktionszelle (PROD) sein, also beispielsweise eine CNC-Fräsmaschine oder ein Roboter. Die Anlagenkomponente 2 kann auch beispielsweise ein Fließband zum Fördern eines Produktes oder Zwischenproduktes sein. Die Anlagenkomponente 2 kann auch beispielsweise ein einzelner Signalgeber in einer Signalanlage sein, also z.B. eine Ampel. Die Anlagenkomponente kann allgemein eine Aktoreinrichtung darstellen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Anlagenkomponente 2 auch eine Sen- soreinrichtung darstellen, durch welche beispielsweise eine Temperatur oder eine Geschwindigkeit gemessen wird. Zum Steuern der Anlagenkomponente 2 und/oder zum Auslesen von Sensorwerten, kann eine Steuervorrichtung 3 bereitgestellt sein, die beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) sein kann. Die Steuervorrichtung 3 kann über ein Datennetzwerk 4, beispielsweise einen Feldbus, wie beispielsweise einen Profinet-Bus, mit der Anlagenkomponente 2 gekoppelt sein. Die Steuervorrichtung 3 kann an die Kommunikationseinrichtung über eine Kommunikationseinrichtung 5, beispielsweise einen Busankoppler, angeschlossen sein.
Die Steuervorrichtung 3 kann z.B. eine Prozessoreinrichtung 7, eine Managementeinrichtung 8 (MNG) , eine Überwachungseinrichtung 9 und/oder eine Konsolidierungs- oder Aggregationseinrichtung 10 aufweisen. Die Prozessoreinrichtung 7 kann mehrere Prozessorkerne 11 aufweisen. Beispielsweise kann die Anzahl der Prozesskerne 11 n betragen, wobei n in einem Bereich von 2 bis beispielsweise 500 liegen kann. Die nicht dargestellten Prozessorkerne sind in FIG 1 durch Auslassungspunkte 12 repräsentiert. Die Prozessorkerne sind der Über- sichtlichkeit halber als Cl, C2 und CN voneinander unterschieden .
Das Managementsystem 8, die Überwachungseinrichtung 9 und die Aggregationseinrichtung 10 können beispielsweise Programmmo- dule der Prozessoreinrichtung 7 sein. Durch die Managementeinrichtung 8 können auf jedem Prozessorkern 11 jeweils eine Lösereinheit oder Solver-Einheit oder Solver- Instanz oder kurz ein Solver 13 betrieben werden oder gestartet werden oder konfiguriert werden. Die Solver 13 sind in FIG 1 wieder als Sl, S2 und SN voneinander unterschieden. Jeder Solver 13 ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von Annahmedaten 14, die den durch die Automatisierungsanlage 1 gesteuert oder durchgeführten Prozess beschreiben, für einen vorgegebenen Stell - Zeitpunkt, der in der Zukunft liegen kann, eine jeweilige Lö- sung 15 für zumindest einen Parameterwert zu ermitteln, beispielsweise einen Stellwert für die Anlagenkomponente 2 oder einen geschätzten Zustandswert für die Anlagenkomponente 2. In FIG 1 sind die unterschiedlichen Lösungen als Hl und HN bezeichnet. Für den Solver S2 sei angenommen, dass dieser keine Lösung liefert, was in FIG 1 durch eine Leerausgabe 16 symbolisiert ist. Die Lösungen 15 können zu dem Stellzeitpunkt abgefragt werden und durch die Aggregationseinrichtung 10 zu zumindest einem Parameterwert 17 kombiniert oder verrechnet werden.
Die Überwachungseinrichtung 9 kann den zumindest einen Parameterwert 17 von der Aggregationseinrichtung 10 empfangen und beispielsweise über die Kommunikationseinrichtung 4 als Steuerwert an die Anlagenkomponente 2 ausgeben und in Abhängigkeit von dem zumindest einen Parameterwert, falls dieser einen Zustand der Anlagenkomponente 2 beschreibt, selbst einen Stellwert erzeugen und über die Kommunikationseinrichtung 4 ausgeben. Durch die Überwachungseinrichtung 9 kann dann zyklisch die Managementeinrichtung 8 erneut dazu veranlasst werden oder gestartet werden oder getriggert werden, um erneut die Solver 13 für den nächsten Stellzeitpunkt zu starten. Zu jeder Lösung 15 kann durch die Solver 13 jeweils auch eine Gültigkeitsdauer 18 angegeben werden, also ein Zeitintervall At, welches die Gültigkeit oder Nutzbarkeit der Lösung 15 zum Ermitteln des zumindest einen Parameterwerts 17 angibt.
In FIG 2 ist hierzu veranschaulicht, wie für unterschiedliche Stellzeitpunkte 19 durch unterschiedliche Solver S1-S4 jeweils Lösungen H1-H4 bereitgestellt werden können, die über der Zeit t zu den Stellzeitpunkten 19 verfügbar sind. Durch die Aggregationseinrichtung 10 können die einzelnen Lösungen H1-H4 für unterschiedliche Zeitfenster 20 kombiniert werden, was in FIG 2 durch ein Vereinigungszeichen U symbolisiert ist .
In FIG 1 und FIG 2 ist zudem veranschaulicht, wie zu einem Zeitpunkt t5 ein Ereignis 21 (EV) durch die Managementein- richtung 9 erkannt wird. Beispielsweise kann das Ereignis 21 eine Umstellung bei der Produktion sein oder ein anderes, das Verhalten des Prozesses veränderndes Ereignis. Hierdurch können die bis zum Zeitpunkt t5 verwendeten Steuerwerte und Zu- standswerte, das heißt der zumindest eine Parameterwert 17, ungültig werden, d.h. sie dürfen nicht mehr zum Steuern der Automatisierungsanlage 1 verwendet werden. Es wird daher ein Ersatzwert 22 anstelle der Lösungen H1-H4 verwendet, weil kein korrekt geschätzter Parameterwert vorliegt.
Zum Konfigurieren der Solver 13 kann die Managementeinrichtung 8 ein Prozessmodell 23 verwenden, welches das Verhalten des Prozesses in Abhängigkeit von einer Beeinflussung durch die Anlagenkomponenten 2 beschreibt. Des Weiteren kann eine
Höchstlaufzeit Tbrk für jeden Solver 13 durch die Managementeinrichtung 8 vorgegeben werden, um beispielsweise zu verhindern, dass ein Solver 13 eine Endlosschleife durchführt und nie ein Ergebnis oder eine Lösung erzeugt.
Die Annahmedaten 14 können dazu verwendet werden, das Prozessmodell 23 zu konfigurieren, d.h. sie stellen Konfigurationsparameter des Prozessmodells 23 dar. Die Annahmedaten können also bei gleichem Modell 23 unterschiedliche Heuristiken, Startwerte und gegebenenfalls unterschiedliche Annahmen hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung des Anlagenzustands , also Hypothesen, umfassen. Heuristiken, Startwerte, Hypothesen werden gemeinsam als Annahmedaten bezeichnet. Die Steuervorrichtung besitzt in der beschriebenen Weise dazu eine Mul- ticore-Architektur, die sowohl die Standard-SPS-Aufgaben
(Initialisierung der Anlagenkomponente 2, Alarmabarbeitung, SPS-Logik und Kommunikation) als auch mehrere Solver- Instanzen 13 ausführt. Jede Solver- Instanz wird auf einem anderen Core Cl bis CN ausgeführt, um die Berechnung zu
parallelisieren . Jeder Solver löst hierbei das mathematische Problem, für das Modell 23 unter der durch die Annahmedaten 14 gegebenen Randbedingungen für die einzelnen Stellzeitpunkte 19 um jeweils den zumindest einen geeigneten Parameterwert 17 zu ermitteln, also beispielsweise geeignete Steuerwerte oder geeignete Schätzwerte für Anlagenzustände . Eine Heuristik kann hierbei beispielsweise besagen, dass bei einer Weiche, die als Anlagenkomponente 2 durch die Steuervorrichtung 3 gesteuert werden soll, 80 Prozent der ankommenden Produkte in eine erste Richtung und nur 20 Prozent der ankommenden Produkte in eine zweite Richtung umzuleiten sind. Eine solche Heuristik vereinfacht das Auffinden der Lösung 15 beispielsweise für das Einstellen der Weiche. Die Annahmedaten können unterschiedliche Startwerte aufweisen, wenn beispielsweise der Prozess nicht ausreichend überwacht werden kann und nicht bekannt ist, beispielsweise welche Temperatur gerade in einem Kessel vorliegt. Unterschiedliche Annahmedaten in Bezug auf die zukünftige Entwicklung des Prozesses können beispielswei - se vorliegen, wenn nicht bekannt ist, wie groß eine Kühlleistung eines Fluids ist, so dass sich für unterschiedliche Kühlleistungen unterschiedliche Endtemperaturen, beispielsweise einer Flüssigkeit, ergeben, die durch das Fluid gekühlt oder erhitzt werden soll. Durch die Solver 13 kann der sich jeweils ergebende Anlagenzustand ebenfalls geschätzt werden.
Bei der Steuervorrichtung 3 ist durch die Verfügbarkeit mehrerer Solver sichergestellt, dass unter Echtzeitbedingungen stets ein gültiges Ergebnis als für den zumindest einen Para- meterwert 17 angeboten wird, dass, wenn weitere Rechenressourcen zur Verfügung stehen, sogar weiter verfeinert oder präzisiert werden kann.
Im Folgenden ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbei- spiel hierzu beschrieben. Die Solver- Instanzen können über ein entsprechendes Engineering-Tool auf die Cores verteilt und mit Annahmen versehen werden. Vorteilhaft ist jedoch die automatische Verteilung der Solver- Instanzen und Generierung der Annahmen beispielsweise durch die Managementeinrichtung 8. Für die Generierung der Annahmen kann der Anwender unterschiedliche Strategien vorgeben. Für n zur Verfügung stehende Cores kann das Tool zum Beispiel vorsehen: a) Aufteilen des Suchraums in n disjunkte Abschnitte, b) Generieren von n (zufällig) verteilten Startwerten, c) Starten eines Solvers ohne Parametereinschränkungen (Lösungsnebenbedingungen) und Starten von n-1 Solver mit unterschiedlichen (zufälligen) Lösungsnebenbedingungen, d) Vorgabe von n unterschiedlichen, inkrementell ansteigenden Forderungen für die Lösungsgenauigkeit,
e) Zulassen von n zu berücksichtigenden, inkrementell ansteigenden Modellparameterungenauigkeiten .
Des Weiteren kann projektiert oder vorgesehen oder programmiert werden, dass die Managementeinrichtung 8 das jeweilige Solver-Ergebnis mit dem aktuellen Anlagenzustand abgleicht und eine Verfeinerung der Strategien a) bis e) durchführt.
Ebenfalls kann auch dieselbe Aufgabe mit denselben Annahmen durch Solver- Instanzen unterschiedlicher Hersteller angegangen werden. Außerdem ist es auch möglich, den Solver- Instanzen unterschiedlich komplexe Modelle zum Lösen zu über- geben, zum Beispiel ein grob vereinfachtes lineares Modell, ein detaillierteres nicht-lineares Modell, ein umfassendes nicht-lineares Modell mit Parameterungenauigkeiten und Kennfeldern . Zur Laufzeit werden die Solver- Instanzen durch die Managementeinrichtung 8 überwacht. So wird jeder Solver- Instanz eine maximale Ausführungsdauer Tbrk vorgegeben. Wird diese überschritten, wird die Solver- Instanz ergebnislos abgebrochen. Das Gleiche gilt für Anlagenereignisse 21, die einen Abbruch bestehender Berechnung erfordern. Beispielsweise können sich Annahmen als falsch herausstellen. Zwischenergebnisse können je nach eingesetztem Solver über eine Solver-API (API - application programming interface) zwischengespeichert werden. Somit wird den Bedingungen im industriellen Umfeld (beispielsweise die Kopplung mit der Physik, Echtzeitberechnung im Kontext mit der SPS) Rechnung getragen. Je nach Para- metrierung im Engineering kann nach Abbruch einer Solver- Instanz die maximale Berechnungszeit angepasst werden und i) erneut eine Solver- Instanz gestartet werden, wobei die
Solver- Instanz mit den gespeicherten Zwischenergebnissen versorgt werden kann, oder ii) es wird eine andere Heuristik (und/oder andere Annahmen) gewählt, ohne die Zwischenergebnisse wieder zu verwenden.
Sowohl im Falle des Berechnungsabbruchs als auch bei abge- schlossener Berechnung kann die Managementeinrichtung 8 die Berechnungsergebnisse konfigurationsabhängig mit dem aktuellen Anlagenzustand abgleichen und das Starten neuer Solver- Instanzen beeinflussen. Hierbei kann die Managementeinrichtung 8 folgende Strategien umsetzen:
I. das Berechnungsergebnis basiert auf Hypothesen, die eine hohe Ähnlichkeit mit dem tatsächlichen Anlagenzustand aufweisen und noch eine Zeitdauer At gültig ist. Für die Zeitdauer At und solange der messbare Anlagenzustand keine Änderung aufweist, werden keine neuen Solver- Instanzen gestartet.
II. der aktuelle Anlagenzustand kann zu einer Verbesserung der Heuristiken/Annahmen verwendet werden dahingehend, dass die Ergebnisqualität der jeweiligen Solver- Instanzen verbes- sert wird. Die Solver- Instanz wird sodann mit verbesserten
Heuristiken neu gestartet, beispielsweise unter Einsatz genetischer Algorithmen.
Im Falle, dass keine gültigen Berechnungsergebnisse vorlie- gen, stellt die Managementeinrichtung Ersatzwerte 22 zur Verfügung, die während des Engineerings projektiert oder vorgegeben oder definiert wurden.
Da die Ergebnisse mehrerer Solver-Instanzen zu einem beliebi- gen Zeitpunkt vorliegen können, konsolidiert die Aggregationseinrichtung 10 zudem die Ergebnisse nach den Vorgaben des Anwenders und übergibt das aggregierte Ergebnis an die eigentliche Automatisierungsapplikation, die beispielsweise durch die Überwachungseinrichtung 9 realisiert sein kann. Prinzipiell ist dabei irrelevant, ob die Managementeinrichtung das Ergebnis sofort an die Applikation übergibt oder es selbst solange zwischenspeichert und aktualisiert, bis die Applikation es benötigt. Für die Konsolidierung durch die Aggregationseinrichtung 10 werden mehrere, vom Anwender während des Engineerings einstellbare Verfahren vorgeschlagen, die vom Anwender mit einem geeigneten Engineering-Werkzeug konfiguriert werden.
1. Erster-gewinnt (first-wins)
Hier ist das primäre Ziel, das Lösungsergebnis so schnell wie möglich zu erhalten, zum Beispiel weil das Ergebnis im zyklischen Programmablauf der Steuerung benötigt wird. Das Ergebnis der Solver- Instanz , die zuerst eine Lösung ermittelt hat, wird an die Applikation übergeben. Die möglichen Ergebnisse der restlichen Solver- Instanzen werden nicht benötigt. Alle Instanzen werden mit den aktuellen Messwerten als Annahmedaten 14 neu gestartet und die Lösungsfindung startet von vorne .
2. Bester-gewinnt (best-wins)
Ziel ist das bestmögliche Ergebnis innerhalb vorgegebener Zeitschranken zu erzielen. Solver- Instanzen dürfen eine Zeit Tmax berechnen. Tmax entspricht dabei zum Beispiel der maximalen Zykluszeit der Steuerung, also der Zeitdauer zwischen zwei Steuerzyklen, in welchen die Anlagenkomponente 2 durch die Steuervorrichtung 3 gesteuert werden kann. Die Ergebnisse aller Solver- Instanzen, die in dieser Zeit eine Lösung errechnen konnten, werden anhand eines Qualitätsmaßes verglichen, beispielsweise wird eine vom Solver mitberechnete Unge- nauigkeit oder Ungewissheit , beispielsweise eine Streuung, verglichen. Das beste Ergebnis wird an die Applikation übergeben. Danach werden alle Solver- Instanzen wieder mit den aktuellen Messwerten als Annahmedaten 14 neu gestartet. 3. Kombination von Gewinnern (combination-of-winners) Wie 2. , nur dass die Managementeinrichtung alle Ergebnisse nach einer vom Anwender vorgegebenen Formel kombiniert, beispielsweise einen Mittelwert oder eine Schnittmenge. 4. Validierungsperiode (Validation period)
Die Verfahren 1 bis 3 können dadurch erweitert werden, dass die Solver- Instanzen Gültigkeitsbedingungen für das jeweilige Ergebnis ausgeben. Gültigkeitsbedingungen können zeitliche Grenzen At oder Ereignisse 21 sein. Dabei können Ereignisse zum Beispiel Wechsel von Anlagenbetriebsmodi, Alarme oder Signalflanken sein. Die Aggregationseinrichtung 10 muss dann ungültige Ergebnisse verwerfen und darf diese nicht an die Applikation weitergeben.
5. Fließen (floating)
Es wird die Ergebnisse der Solver-Instanzen nach einem der Verfahren 1 bis 4 konsolidiert, die innerhalb eines vom An- wender parametrierten Zeitfensters bestimmt wurden.
FIG 2 veranschaulicht den zeitlichen Ablauf des Systems zur Laufzeit. Die Abbildung stellt dar, wie die Steuervorrichtung 3 die Ergebnisse der Solver kombiniert, um dem Automatisie- rungsprogramm zu jedem Zeitpunkt das bestmögliche Ergebnis zur Verfügung stellen zu können. In diesem Beispiel kombiniert die Steuervorrichtung mehrere gültige Ergebnisse über eine Schnittmenge. Sobald ein Solver ein Ergebnis geliefert hat, wird dieser unverzüglich vom Manager neu initialisiert und gestartet. Zum Zeitpunkt t5 tritt ein Ereignis 21 ein, zum Beispiel ein Mitarbeiter nimmt einen manuellen Eingriff in den Prozess vor oder ein angenommener Signalverlauf stellt sich als falsch heraus. Dadurch werden alle Ergebnisse ungültig und alle Solver müssen neu initialisiert und gestartet werden. Solange bis das erste gültige Ergebnis gemeldet wird, versorgt die Aggregationseinrichtung 10 das Automatisierungsprogramm mit einem Ersatzwert 22, der beispielsweise ein projektierter Ersatzwert sein kann. Bei der Steuervorrichtung 3 ist das Lösen komplexer Prozessmodelle zur Optimierung des Betriebs durch Ausführen mehrerer Solver-Instanzen mit unterschiedlichen Heuristiken auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung realisiert. Die Aggregation der Ergebnisse beendeter Solver-Instanzen erzielt eine Erhöhung der Ergebnisqualität auf einer SPS mit unterschiedlichen Verfahren. Das Einführen eines Managers für die Solver- Instanzen ermöglicht es, dass diese in Abhängigkeit von der Projektierung so ausgestaltet werden, dass schnellstmögliche Ergebnisse mit der geforderten Genauigkeit geliefert werden. Konnten keine Solver-Ergebnisse oder Lösungen ermittelt werden, versorgt die Aggregationseinrichtung 10 stattdessen das Steuerungsprogramm mit Ersatzwerten 22. Durch diesen Aufbau werden insbesondere die spezifischen Anforderungen von Echtzeitsystemen erfüllt. Es können definierte Abbruchkriterien, insbesondere Anlagenereignisse oder zeitliche Ereignisse, für eine Solver-Instanz definiert werden. Insgesamt kann so eine modellbasierte Verbesserung des Betriebspunktes auf Zellenebene, also für jede einzelne Anlagenkomponente 2 erreicht werden. Hierbei wird aber insbesondere auch der zeitliche Determinismus der Steuerung beibehalten .
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein System zur koordinierten Ausführung und Auswertung von rechenintensiven Tätigkeiten unter Echtzeitbedingungen bereitgestellt werden kann. „„
Bezugszeichenliste
1 Automatisierungsanlage
2 Analgenkomponente
3 Steuervorrichtung
4 Kommunikationsverbindung
5 Kommunikationseinrichtung
6 Auslassungspunkte
7 Prozessoreinrichtung
8 Manangementeinrichtung
9 Überwachungseinrichtung
10 Aggregationseinrichtung
11 Prozessorkern
12 Auslassungspunkte
13 Lösereinheit
14 Annahmedatensatz
15 Lösung
16 Leerlösung
17 Paramaterwerte
18 Gültigkeitsdauer
19 SteuerZeitpunkte
20 Zeitfenster
21 Ereignis
22 Ersatzwert
23 Prozessmodell t Zeit

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Steuervorrichtung (3) einer Automatisierungsanlage (1) , um rechtzeitig für einen vorgege- benen Stellzeitpunkt (19) zumindest einen Parameterwert (17) für eine Steuerung und/oder für eine Zustandserkennung der Automatisierungsanlage (1) bereitzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Stellzeitpunkt (19) durch die Steuervorrichtung (3) mehrere Annahmedatensätze (14), die jeweils einen geschätzten Istzustand eines durch die Automatisierungsanlage (1) durchgeführten Prozesses und/oder ein zukünftiges Verhalten des Prozesses beschreiben, gebildet werden und mit jedem Annahmedatensatz (14) jeweils eine von mehreren Lösereinheiten (13), von denen jede zum Ermitteln einer Lösung (15) für den zumindest einen Parameterwert (17) auf der Grundlage des jeweiligen Annahmedatensatzes (14) ausgelegt ist, betrieben wird und vor dem oder zum Stellzeitpunkt (19) die jeweilige Lösung (15) jeder Löseeinheit (13) abgefragt wird und in Abhängig- keit von den durch die Lösereinheiten (13) bereitgestellten Lösungen (15) der zumindest eine Parameterwert (17) gebildet wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich voneinander unter- scheidende Annahmesätze (14) gebildet werden und hierzu:
- ein Suchraum für mögliche Parameterwerte aufgeteilt wird,
- unterschiedliche Istzustände zugrunde gelegt werden, und/oder
- unterschiedliche Lösungsnebenbedingungen zugrunde gelegt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lösereinheiten (13)
- unterschiedliche Lösungsgenauigkeiten aufweisen und/oder - unterschiedliche, das Verhalten des Prozesses beschreibende Prozessmodelle (23) aufweisen, wobei die Prozessmodelle (23) insbesondere bezüglich einer Modellparameterungenauigkeit und/oder einer Komplexität unterschiedlich sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Lösereinheiten (13) jeweils ein Anlagenzustand geschätzt wird und ein Unterschied des geschätzten Anlagenzu- Stands zu einem aktuellen Anlagenzustand ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in Abhängigkeit von dem Unterschied
- der Betrieb der jeweiligen Lösereinheit (13) abgebrochen und die Lösereinheit (13) mit neuen Annahmedaten (14) betrieben wird, oder
- eine Gültigkeit der jeweiligen Lösung (15) festgelegt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zu zumindest einer Lösung (15) eine Gültigkeitsdauer (18) festgelegt und die Lösung (15) nur für die Gültigkeitsdauer (18) zum Bilden des zumindest einen Parameterwerts (17) verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass beim Abfragen der Lösungen (15) keine der Lösereinheiten (13) eine Lösung (15) bereitstellt, für den zumindest einen Parameterwert (17) ein jeweiliger Ersatzwert (22) bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Bilden des zumindest einen Parameterwerts (17) mehrere Lösungen (15) konsolidiert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum Konsolidieren zumindest eine der folgenden Konsolidierungsmethoden verwendet wird :
- die zeitlich zuerst erzeugte Lösung (15) wird verwendet,
- die gemäß einem vorbestimmten Optimierungskriterium beste Lösung (15) wird ausgewählt,
- alle Lösungen (15) werden gemäß einer vorbestimmten Rechenvorschrift kombiniert, - für unterschiedliche Zeitfenster (20) werden jeweils unterschiedliche Lösungen (15) verwendet,
- es werden diejenigen Lösungen (15) kombiniert, die innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls (20) erzeugt wurden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des zumindest einen Parameterwerts (17) eine den Pro- zess beeinflussenden Anlagenkomponente (2) oder mehrere Anlagenkomponenten (2) der Automatisierungsanlage (1) durch die Steuervorrichtung (3) gesteuert werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zyklisch für mehrere aufeinander folgende Stellzeitpunkte (19) jeweils der zumindest eine Parameterwert (17) ermittelt wird.
12. Steuervorrichtung (3) für eine Automatisierungsanlage
(I) , wobei die Steuervorrichtung (3) eine Kommunikationseinrichtung (5) zum Austauschen von Kommunikationsdaten mit zu- mindest einer Anlagenkomponente (2) zum Beeinflussen eines durch die Automatisierungsanlage (1) durchgeführten Prozesses sowie eine Prozessoreinrichtung (7) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Prozessoreinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, ein Verfah- ren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
13. Steuervorrichtung (3) nach Anspruch 12, wobei die Prozessoreinrichtung (3) mehrere gleichzeitig betreibbare Prozessorkerne (11) aufweist und dazu ausgelegt ist, jeweils eine der Lösereinheiten (13) auf einem eigenen der Prozessorkerne
(II) zu betreiben.
14. Automatisierungsanlage (1) mit zumindest einer Steuervorrichtung (3), wobei die zumindest eine Steuervorrichtung (3) jeweils über ihre Kommunikationseinrichtung (5) mit zumindest einer Anlagenkomponente (2) gekoppelt ist.
15. Automatisierungsanlage (1) nach Anspruch 14, wobei mehrere Steuervorrichtungen (3) bereitgestellt sind und die Steuervorrichtungen (3) jeweils als eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS, für jeweils eine mit der Steuervorrichtung (3) gekoppelten Anlagenkomponente (2) ausgelegt sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020244850A1 (de) * 2019-06-05 2020-12-10 Sms Group Gmbh VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR STEUERUNG KOMPLEXER PRODUKTIONSABFOLGEN IN GROßTECHNISCHEN ANLAGEN INSBESONDERE DER STAHLINDUSTRIE

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7305333B2 (en) * 2001-02-26 2007-12-04 Agere Systems Inc. Projection electron beam lithography apparatus and method employing an estimator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7305333B2 (en) * 2001-02-26 2007-12-04 Agere Systems Inc. Projection electron beam lithography apparatus and method employing an estimator

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDRADE-CABRERA CARLOS ET AL: "Output disturbance rejection using parallel model predictive control", 2013 XXIV INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFORMATION, COMMUNICATION AND AUTOMATION TECHNOLOGIES (ICAT), IEEE, 30 October 2013 (2013-10-30), pages 1 - 7, XP032531061, DOI: 10.1109/ICAT.2013.6684069 *
HASHEMIPOUR H R ET AL: "Decentralized structures for parallel Kalman filtering", IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, IEEE SERVICE CENTER, LOS ALAMITOS, CA, US, vol. 33, no. 1, 1 January 1988 (1988-01-01), pages 88 - 94, XP011480862, ISSN: 0018-9286, DOI: 10.1109/9.364 *
JEREZ J L ET AL: "Model predictive control for deeply pipelined field-programmable gate array implementation: algorithms and circuitry", IET CONTROL THEORY AND APPLICATIONS, THE INSTITUTION OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY, GB, vol. 6, no. 8, 17 May 2012 (2012-05-17), pages 1029 - 1041, XP006039412, ISSN: 1751-8644, DOI: 10.1049/IET-CTA.2010.0441 *
K.V. LING, J.M. MACIEJOWSKI, J. GUO, E. SIVA: "Channel-Hopping Model Predictive Control", PROCEEDINGS OF THE 18TH WORLD CONGRESS THE INTERNATIONAL FEDERATION OF AUTOMATIC CONTROL, 28 August 2011 (2011-08-28), Milano (Italy), XP008177674 *
KUMPATI S NARENDRA ET AL: "Adaptive Control Using Multiple Models", IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, IEEE SERVICE CENTER, LOS ALAMITOS, CA, US, vol. 42, no. 2, 1 February 1997 (1997-02-01), XP011000311, ISSN: 0018-9286 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020244850A1 (de) * 2019-06-05 2020-12-10 Sms Group Gmbh VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR STEUERUNG KOMPLEXER PRODUKTIONSABFOLGEN IN GROßTECHNISCHEN ANLAGEN INSBESONDERE DER STAHLINDUSTRIE

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