專利名稱：生產(chǎn)過程用的裝置和包括該裝置的設(shè)備及其模擬操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)過程中的裝置，此生產(chǎn)過程中該裝置可經(jīng)一總線與中央控制單元相連以傳輸數(shù)據(jù)和控制信號。本發(fā)明還涉及包括這種裝置的設(shè)備以及模擬該設(shè)備的方法。
現(xiàn)今，例如在操作一大型工業(yè)設(shè)備中的復(fù)雜過程和過程順序是自動的。通常，任何這樣的設(shè)備中，非常多的裝置如傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥、泵等經(jīng)總線與中央控制單元(PC或過程控制系統(tǒng))相連，該中央控制單元控制這些裝置。在這方面，對于該設(shè)備的安全性和可靠功能來說，重要的一點在于單個和每一個裝置的性能以及每個裝置與其他裝置如何相互配合。目前通常要為每個裝置準(zhǔn)備一份操作說明，將該操作說明載入中央控制單元中，以使其得知該裝置的功能性和參數(shù)。然而，該說明書并不完整，并且不適于向中央控制單元提供相關(guān)裝置的綜合模擬圖像(image)。應(yīng)用作為載入中央控制單元中而存在的這些不完整裝置說明所說明的裝置的設(shè)備，由此只能聯(lián)機(jī)測試，而且由各個裝置的相互配合方式產(chǎn)生的設(shè)備的整體性能只能用聯(lián)機(jī)裝置測試和分析。
本發(fā)明的目的在于提供前述類型的裝置，該裝置經(jīng)裝備而使中央控制單元能夠模擬該裝置的操作，就如同它經(jīng)總線與中央控制單元真的聯(lián)機(jī)一樣。而且，本發(fā)明提供具有這種裝置的設(shè)備，其整體功能性可在中央控制單元中模擬。本發(fā)明還用來提供模擬這種設(shè)備的方法。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，其特征在于該裝置中存儲有軟件裝置模型，該軟件裝置模型含有該裝置的綜合模擬圖像，該圖像包括其參數(shù)、功能性和順序程序。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其特征在于該裝置模型可載入控制單元中，且在該控制單元中提供一軟件程序，在使用所載入的裝置模型時，借助該軟件程序可模擬該設(shè)備的操作，用以在包括該裝置模型所含全部參數(shù)和功能性的情況下檢測它。
根據(jù)本發(fā)明的方法，其特征在于它包括以下步驟將擬用于該設(shè)備中的裝置的裝置模型載入中央控制單元；且在包含裝置模型的全部參數(shù)和功能性的情況下，利用定序(sequence)于控制單元中的軟件程序模擬該設(shè)備的操作。
現(xiàn)在將參照附圖借助相關(guān)的實例對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中

圖1是說明一設(shè)備的示意圖，該設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的裝置，圖2是說明一測量裝置的示意圖，該測量裝置包括其基本的元件，以及圖3是本發(fā)明一個實例應(yīng)用的說明。
參照圖1，圖中示出一設(shè)備，該設(shè)備包括例如三個裝置10、12和14，它們經(jīng)一總線16連接到一中央控制單元18。所包括的這些裝置可以是傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥、泵等等。存儲在每個裝置10、12、14中的分別是裝置模型20、22和24，它們分別含有與該裝置相關(guān)的全部信息，例如全部參數(shù)、裝置功能性以及裝置中含有的程序和操作順序說明。每個裝置模型因而是該裝置的一個綜合模擬圖像，以便在利用相應(yīng)軟件程序時，可以對該裝置模型進(jìn)行處理，就如同對真正的裝置進(jìn)行處理一樣。
這些裝置模型可載入中央控制單元18中，其用20′、22′和24′來表示。
參照圖2，圖中示意性表示一測量裝置26，該裝置26包括其基本的單元并配備有一裝置模型。該測量裝置在輸入級30接收一測量信號，該測量信號根據(jù)輸入?yún)?shù)和極限值(limit values)在處理器32中進(jìn)行處理，然后經(jīng)一輸出級34向總線16輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以傳遞到中央控制單元18，或者還產(chǎn)生一輸出信號直接激勵一繼電器。測量裝置26中存儲的裝置模型28可載入中央控制單元18中，然后由該中央控制單元18確定一專用測量信號圖形并在裝置模型28的基礎(chǔ)上模擬測量裝置26的動作，由此而使該裝置模型模擬全部順序，全部順序是從測量接收到的信號經(jīng)處理測量信號直到輸出測量值和/或向一繼電器發(fā)出信號為止。由參數(shù)和功能性來確定對測量信號的處理。在測量裝置的常規(guī)操作中，處理測量信號，當(dāng)然是根據(jù)其處理器中的參數(shù)和功能性由所處理的程序和/或順序說明來進(jìn)行的。
當(dāng)幾個包括存儲于其中的裝置模型和相應(yīng)軟件程序的這種裝置應(yīng)用于中央控制單元18中時，可以構(gòu)想出整個設(shè)備且可以模擬其動作。尤其還可以模擬出該設(shè)備中諸多不同裝置是如何相互配合的，因此可以按順序高度地模擬該過程中的臨界狀態(tài)(criticalsituation)，可以測試全部裝置的設(shè)置和可操作性以及它們良好的相互配合作用。
參照圖3，圖中示意性示出一應(yīng)用，顯示出還可以在設(shè)置測量裝置時顯著縮短重復(fù)性(iterative)過程，該應(yīng)用的一個實例就是容器36，它利用泵38在頂部填充物料，并通過利用一可調(diào)節(jié)閥阻塞排放的方式在底部排空，測量裝置42指示容器36中的物料水平。根據(jù)利用存儲在測量裝置42中并可載入控制單元18的裝置模型進(jìn)行的模擬，可直接了解泵36是否例如提供了比經(jīng)閥40排放的物料更多的物料，從而使閥必須在較低物料水平時就已經(jīng)打開。當(dāng)在模擬中發(fā)現(xiàn)這一問題并已確定全部相關(guān)變量時，可對其理想的正確工況著手定尺寸。
裝置模型20、22、24、28也可作為獨(dú)立的模擬程序片(modules)用于模擬，這些模擬程序片例如保存在一個數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)然，也可以將這些裝置模型存儲在數(shù)據(jù)載體上，這些裝置模型被從數(shù)據(jù)載體載入中央控制單元18中。
然而，優(yōu)選的是該裝置模型保存在相應(yīng)的裝置中并經(jīng)雙向總線建立與中央控制單元的聯(lián)系，然后中央控制單元起一個模擬處理器的作用，它在模擬中受到相應(yīng)軟件程序的影響。
在模擬中會出現(xiàn)(turn out)的是，該裝置模型所含參數(shù)并不適當(dāng)，在中央控制單元中可以改變這些參數(shù)，相應(yīng)改變的裝置模型然后存儲于該裝置中。按照這種安排，裝置模型所發(fā)生的變化可能不僅與參數(shù)上的變化有關(guān)，而且與每個裝置中存在的軟件有關(guān)。
本發(fā)明通過簡單的途徑和方法，在不必聯(lián)機(jī)運(yùn)行大量裝置的情況下，使構(gòu)想和測試工業(yè)系統(tǒng)成為可能。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)過程中的裝置(10、12、14)，其中為傳輸數(shù)據(jù)和控制信號，該裝置經(jīng)一總線(16)與一中央控制單元(18)相連，其特征在于在所述裝置(10、12、14)中存儲有軟件裝置模型(20、22、24)，該裝置模型含有所述裝置的綜合模擬圖像，該圖像包括其參數(shù)、功能性和順序程序。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置模型(20、22、24)由統(tǒng)一的程序語言表達(dá)，通過該程序語言可對所述裝置(10、12、14)的所述功能性和所述參數(shù)進(jìn)行清晰地模擬。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述裝置模型(20、22、24)以一種形式存儲，該形式允許最佳利用所述裝置(10、12、14)中有效的存儲容量。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個所述的裝置，其特征在于所述裝置模型(20、22、24)可利用一軟件程序來修正。
5.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的裝置，其特征在于利用一軟件程序可實現(xiàn)讀寫所述裝置模型(20、22、24)的存取。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于可構(gòu)建對用于讀寫的所述軟件程序存取的確認(rèn)。
7.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的裝置，其特征在于所述存取的確認(rèn)可構(gòu)建于所述裝置模型(20、22、24)上。
8.如前述權(quán)利要求中任何一個所述的裝置，其特征在于所述裝置模型(20、22、24)可以存儲在數(shù)據(jù)載體上且可被所述軟件程序利用。
9.一種包括幾個如前述權(quán)利要求1到8中任何一個的所述裝置(10、12、14)的設(shè)備，這種裝置經(jīng)一總線(16)連接到中央控制單元(18)上，其特征在于所述裝置模型(20、22、24)可載入所述控制單元(18)中，且在所述控制單元(18)中提供一軟件程序，在使用所加載的裝置模型(20′、22′、24 ′)時，借助該軟件程序可模擬所述設(shè)備的操作，用以在包括所述裝置模型(20′、22′、24′)所含全部參數(shù)和功能性的情況下檢測它。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于所述裝置模型(20′、22′、24′)可由所述中央控制單元(18)根據(jù)模擬結(jié)果來修正。
11.一種對如權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備操作的模擬方法，其特征在于該方法包括以下步驟將擬用于所述設(shè)備中的所述裝置(10、12、14)的裝置模型(20′、22′、24′)載入所述中央控制單元(18)；且在包含所述裝置模型(20′、22′、24′)的全部參數(shù)和功能性的情況下，利用定序于所述控制單元(18)中的軟件程序模擬所述設(shè)備的操作。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于通過所述中央控制單元(18)，將所述裝置模型(20、22、24)修改為模擬結(jié)果的函數(shù)。
全文摘要
一種軟件裝置模型(20、22、24)被存儲在用于生產(chǎn)過程中的裝置(10、12、14)中,該裝置能夠經(jīng)一總線(16)連到一中央控制單元(18)上以傳輸數(shù)據(jù)和控制信號;該裝置模型包括該裝置的綜合模擬圖象,該圖象包括其參數(shù)、功能性和順序程序。
文檔編號G05B23/02GK1253316SQ9912316
公開日2000年5月17日 申請日期1999年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月29日
發(fā)明者厄里奇·喬治, 克勞斯－彼特·林德納 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司