CN1253316A - 生产过程用的装置和包括该装置的设备及其模拟操作方法 - Google Patents

生产过程用的装置和包括该装置的设备及其模拟操作方法 Download PDF

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    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

一种软件装置模型(20、22、24)被存储在用于生产过程中的装置(10、12、14)中,该装置能够经一总线(16)连到一中央控制单元(18)上以传输数据和控制信号;该装置模型包括该装置的综合模拟图象,该图象包括其参数、功能性和顺序程序。

Description

生产过程用的装置和包括该装置 的设备及其模拟操作方法
本发明涉及一种用于生产过程中的装置，此生产过程中该装置可经一总线与中央控制单元相连以传输数据和控制信号。本发明还涉及包括这种装置的设备以及模拟该设备的方法。
现今，例如在操作一大型工业设备中的复杂过程和过程顺序是自动的。通常，任何这样的设备中，非常多的装置如传感器、执行机构、阀、泵等经总线与中央控制单元(PC或过程控制系统)相连，该中央控制单元控制这些装置。在这方面，对于该设备的安全性和可靠功能来说，重要的一点在于单个和每一个装置的性能以及每个装置与其他装置如何相互配合。目前通常要为每个装置准备一份操作说明，将该操作说明载入中央控制单元中，以使其得知该装置的功能性和参数。然而，该说明书并不完整，并且不适于向中央控制单元提供相关装置的综合模拟图像(image)。应用作为载入中央控制单元中而存在的这些不完整装置说明所说明的装置的设备，由此只能联机测试，而且由各个装置的相互配合方式产生的设备的整体性能只能用联机装置测试和分析。
本发明的目的在于提供前述类型的装置，该装置经装备而使中央控制单元能够模拟该装置的操作，就如同它经总线与中央控制单元真的联机一样。而且，本发明提供具有这种装置的设备，其整体功能性可在中央控制单元中模拟。本发明还用来提供模拟这种设备的方法。
根据本发明的装置，其特征在于该装置中存储有软件装置模型，该软件装置模型含有该装置的综合模拟图像，该图像包括其参数、功能性和顺序程序。
根据本发明的设备，其特征在于该装置模型可载入控制单元中，且在该控制单元中提供一软件程序，在使用所载入的装置模型时，借助该软件程序可模拟该设备的操作，用以在包括该装置模型所含全部参数和功能性的情况下检测它。
根据本发明的方法，其特征在于它包括以下步骤：将拟用于该设备中的装置的装置模型载入中央控制单元；且在包含装置模型的全部参数和功能性的情况下，利用定序(sequence)于控制单元中的软件程序模拟该设备的操作。
现在将参照附图借助相关的实例对本发明进行说明，其中：
图1是说明一设备的示意图，该设备包括根据本发明的装置，
图2是说明一测量装置的示意图，该测量装置包括其基本的元件，以及
图3是本发明一个实例应用的说明。
参照图1，图中示出一设备，该设备包括例如三个装置10、12和14，它们经一总线16连接到一中央控制单元18。所包括的这些装置可以是传感器、执行机构、阀、泵等等。存储在每个装置10、12、14中的分别是装置模型20、22和24，它们分别含有与该装置相关的全部信息，例如全部参数、装置功能性以及装置中含有的程序和操作顺序说明。每个装置模型因而是该装置的一个综合模拟图像，以便在利用相应软件程序时，可以对该装置模型进行处理，就如同对真正的装置进行处理一样。
这些装置模型可载入中央控制单元18中，其用20′、22′和24′来表示。
参照图2，图中示意性表示一测量装置26，该装置26包括其基本的单元并配备有一装置模型。该测量装置在输入级30接收一测量信号，该测量信号根据输入参数和极限值(limit values)在处理器32中进行处理，然后经一输出级34向总线16输出数字数据以传递到中央控制单元18，或者还产生一输出信号直接激励一继电器。测量装置26中存储的装置模型28可载入中央控制单元18中，然后由该中央控制单元18确定一专用测量信号图形并在装置模型28的基础上模拟测量装置26的动作，由此而使该装置模型模拟全部顺序，全部顺序是从测量接收到的信号经处理测量信号直到输出测量值和/或向一继电器发出信号为止。由参数和功能性来确定对测量信号的处理。在测量装置的常规操作中，处理测量信号，当然是根据其处理器中的参数和功能性由所处理的程序和/或顺序说明来进行的。
当几个包括存储于其中的装置模型和相应软件程序的这种装置应用于中央控制单元18中时，可以构想出整个设备且可以模拟其动作。尤其还可以模拟出该设备中诸多不同装置是如何相互配合的，因此可以按顺序高度地模拟该过程中的临界状态(criticalsituation)，可以测试全部装置的设置和可操作性以及它们良好的相互配合作用。
参照图3，图中示意性示出一应用，显示出还可以在设置测量装置时显著缩短重复性(iterative)过程，该应用的一个实例就是容器36，它利用泵38在顶部填充物料，并通过利用一可调节阀阻塞排放的方式在底部排空，测量装置42指示容器36中的物料水平。根据利用存储在测量装置42中并可载入控制单元18的装置模型进行的模拟，可直接了解泵36是否例如提供了比经阀40排放的物料更多的物料，从而使阀必须在较低物料水平时就已经打开。当在模拟中发现这一问题并已确定全部相关变量时，可对其理想的正确工况着手定尺寸。
装置模型20、22、24、28也可作为独立的模拟程序片(modules)用于模拟，这些模拟程序片例如保存在一个数据库中，当然，也可以将这些装置模型存储在数据载体上，这些装置模型被从数据载体载入中央控制单元18中。
然而，优选的是该装置模型保存在相应的装置中并经双向总线建立与中央控制单元的联系，然后中央控制单元起一个模拟处理器的作用，它在模拟中受到相应软件程序的影响。
在模拟中会出现(turn out)的是，该装置模型所含参数并不适当，在中央控制单元中可以改变这些参数，相应改变的装置模型然后存储于该装置中。按照这种安排，装置模型所发生的变化可能不仅与参数上的变化有关，而且与每个装置中存在的软件有关。
本发明通过简单的途径和方法，在不必联机运行大量装置的情况下，使构想和测试工业系统成为可能。

Claims (12)

1.一种用于生产过程中的装置(10、12、14)，其中为传输数据和控制信号，该装置经一总线(16)与一中央控制单元(18)相连，其特征在于在所述装置(10、12、14)中存储有软件装置模型(20、22、24)，该装置模型含有所述装置的综合模拟图像，该图像包括其参数、功能性和顺序程序。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述装置模型(20、22、24)由统一的程序语言表达，通过该程序语言可对所述装置(10、12、14)的所述功能性和所述参数进行清晰地模拟。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述装置模型(20、22、24)以一种形式存储，该形式允许最佳利用所述装置(10、12、14)中有效的存储容量。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的装置，其特征在于所述装置模型(20、22、24)可利用一软件程序来修正。
5.如前述权利要求中任何一个所述的装置，其特征在于利用一软件程序可实现读写所述装置模型(20、22、24)的存取。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于可构建对用于读写的所述软件程序存取的确认。
7.如前述权利要求中任何一个所述的装置，其特征在于所述存取的确认可构建于所述装置模型(20、22、24)上。
8.如前述权利要求中任何一个所述的装置，其特征在于所述装置模型(20、22、24)可以存储在数据载体上且可被所述软件程序利用。
9.一种包括几个如前述权利要求1到8中任何一个的所述装置(10、12、14)的设备，这种装置经一总线(16)连接到中央控制单元(18)上，其特征在于所述装置模型(20、22、24)可载入所述控制单元(18)中，且在所述控制单元(18)中提供一软件程序，在使用所加载的装置模型(20′、22′、24 ′)时，借助该软件程序可模拟所述设备的操作，用以在包括所述装置模型(20′、22′、24′)所含全部参数和功能性的情况下检测它。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述装置模型(20′、22′、24′)可由所述中央控制单元(18)根据模拟结果来修正。
11.一种对如权利要求9或10所述的设备操作的模拟方法，其特征在于该方法包括以下步骤：将拟用于所述设备中的所述装置(10、12、14)的装置模型(20′、22′、24′)载入所述中央控制单元(18)；且在包含所述装置模型(20′、22′、24′)的全部参数和功能性的情况下，利用定序于所述控制单元(18)中的软件程序模拟所述设备的操作。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于通过所述中央控制单元(18)，将所述装置模型(20、22、24)修改为模拟结果的函数。
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