CN106527175A - 分散式***设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分散式***设备，具有过程输入和过程输出模块(16a，16b)，其在过程控制运行模式中与连接在这些模块(16a，16b)上的现场设备相互影响，并且具有接口模块(15)，在其中存放过程映射(20)，其中，在过程控制运行模式中过程输入模块(16a)借助于与分散式***设备(14)连接的自动化设备(2，3)使用于处理的过程输入值写入到过程映射(20)中，并且自动化设备(2，3)借助于过程输出模块(16b)使用于处理的过程输出值写入到过程映射(20)中。提出的措施为，借助于其能够模拟该分散式***设备(14，31，32)的尽可能真实的行为。

Description

分散式***设备
技术领域
本申请涉及一种分散式***设备，具有过程输入和过程输出模块，其在过程控制运行模式中与连接在这些模块上的现场设备相互影响，并且具有接口模块，在其中存放过程映射，其中，在过程控制运行模式中，过程输入模块借助于与分散式***设备连接的自动化设备将用于处理的过程输入值写入到过程映射中，并且自动化设备借助于过程输出模块将用于处理的过程输出值写入到过程映射中。
背景技术
这样的分散式***设备从西门子2014/2015版目录册ST PCS 7的第11章中已知，这种分散式***设备例如以名称ET 200iSP、ET 200M或ET 200SP作为所谓的远程I/O站点由申请者销售。这种分散式***设备具有多个过程输入和过程输出组件，其在过程控制运行模式中与连接在该组件上的现场装置(传感器、执行机构)相互影响。此外，分散式***设备设置有接口组件，其一方面经由背板总线与过程输入和过程输出组件通信，并且另一方面设置用于连接到设计用于高通信速度的分散式现场总线、例如连接到已知的现场总线“PROFIBUS DP”上。经由该现场总线，接口组件与上级的自动化设备通信，其从该接口组件接收过程输入值(传感器的实际值)，这些值根据控制程序被处理并且随后为执行机构生成过程输出值(额定值)。
常常期望模拟分散式***设备的行为，以便因此能够为了测试目的模拟自动化设备。对此例如设置模拟组件，借助于其实现分散式***设备的实时模拟，其中，例如在这样的模拟组件上执行信号曲线或反应的信号模型。由于自动化装置或者管理***具有多个分散式***设备，为了所提及的模拟而需要多个这样的模拟组件。自动化装置的硬件配置必须相应匹配，因为作为分散式***设备的替代将模拟组件连接到用于与自动化设备通信的现场总线上。此外，该模拟组件为了规划、参数化和配置该组件而与工程***通信地连接。
US 2015/019191 A1公开了一种用于使基于云的模拟与虚拟的控制***连接的措施。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种开头所述类型的分散式***设备，其适用于模拟目的。此外，给出设置有至少一个分散式***设备的自动化装置，借助于其能够简化地模拟自动化装置的行为。
有利地，在自动化装置的现存的部件中(分散式***设备形式的部件)执行模拟功能。由于自动化装置的现存部件中的设备模拟模型的这种整体实施方案，能够在不改***件配置的情况下实现模拟。通过自动化装置的自动化设备或工程***能够借助于能限定和能下载的软件设置在分散式***设备的实际运行(现场装置运行)和分散式***设备的模拟之间无缝地并且主要也无级地切换。
在本申请的一个设计方案中，接口模块具有模拟脚本，其用于调用按照硬件和/或按照软件实现的模拟基础部件，其中，模拟基础部件代表用于过程输入和/或过程输出模块的模拟模型。经由已知的机构能载入到能编程的组块的模拟脚本包括指令形式的描写，其例如示出或者给出以哪种次序利用哪些参数调用哪些模拟基础部件，以便实现装置模拟。合适的模拟基础部件例如包含斜坡函数、延迟件、数学运算、噪声信号以及编程的流程。
附图说明
接下来根据示出了本申请的实施例的附图详细阐述本申请、其设计方案以及优点。
在此以简化视图的形式示出：
图1是分散式***设备，
图2是接口模块，并且
图3和4是自动化装置。
图1至4示出的相同的部分以相同的标号标注。
具体实施方式
首先参考图4，在其中示出了已知的自动化装置1的构件。自动化装置1具有自动化设备2，3，其分别经由现场总线4，5与分散式***设备6，7连接。每个分散式***设备6，7都设置有接口组件和多个过程输入和过程输出组件，其中，传感器连接到相应的过程输入组件上，并且执行机构连接到相应的过程输出组件上。
经由现场总线4，分散式***设备6的接口组件与上级的自动化设备2通信。自动化设备2经由接口组件从传感器接收过程输入值，传感器连接到分散式***设备6的过程输入组件上。能在自动化设备2上运行的控制程序处理过程输入值，控制程序从该过程输入值中生成用于连接到分散式***设备6的过程输出组件上的执行机构的过程输出值。以相应的方式和方法，分散式***设备7的接口组件经由现场总线5与自动化设备3通信。不仅过程输入值、还有过程输出值在传输之前首先存储在相应的分散式***设备6，7的过程映射中，其中，过程输入值从相应的分散式***设备6，7到相应的自动化设备2，3的传输和过程输出值从相应的自动化设备2，3到分散式***设备6，7的传输借助于合适的现场总线协议进行。
为了能够在实际上的过程控制器运行之前模拟设施或者自动化装置1的尽可能真实的行为，采用模拟组件8，9，其模拟真实和下层的分散式***设备6，7，以便能够由此为了测试目的激励(stimulieren)自动化装置1。在该模拟组件8，9中例如执行简单的信号曲线或反应的信号模型，这在附图中以标号10，11标记。将该模拟组件8，9集成到自动化装置中意味着自动化装置1或设施的硬件配置的改变，因为组件8，9在模拟运行期间在分散式***设备6，7的位置处连接到相应的现场总线5，6上，这在附图中通过花括号和开关图示。在该模拟运行期间，该模拟组件8，9与自动化设备2，3经由现场总线4，5通信并且经由设备总线与工程***13通信，该工程***设置用于参数化和下载模拟配置到模拟组件8，9中。
为了能够放弃模拟组件并且也能够为了模拟目的采用-通常“仅”为过程控制任务设置的-分散式***设备，该分散式***设备的接口模块具有能编程的组块。该组块设计用于，在模拟运行模式中封锁过程输入和过程输出模块对过程映射的访问，并且此外从过程映射中读取自动化设备的过程输出值，计算模拟的过程输入值并且将模拟的过程输入值写入到过程映射中。
为了详细阐述这样的分散式***设备的功能和有效方式，对此接下来参考图1和2。
分散式***设备14具有接口组件15和多个信号组件(过程输入组件16a、过程输出组件16b)，其为了交换信息经由背板总线与接口组件15连接。接口组件15设置有能编程的组块17-例如FPGA模块(现场可编程门阵列)形式的能编程的组块-，其借助于合适的总线接口18与分散式***设备14的背板和利用现场总线5，6(图4)与另外的总线接口19连接或者耦连。在能编程的组块17中存储过程映射20，其中，在过程控制运行模式期间由自动化设备2，3传输的、用于过程输出组件16b的过程输出值21写入到过程映射20中，并且由过程输入组件16a传输的、用于自动化设备2，3的过程输入值22写入到过程映射中。在附图中通过相应的箭头示出来自和通向过程映射20的数据流。
为了模拟分散式***设备14的尽可能真实的行为并且为了能够为测试目的激励自动化装置，分散式***设备14例如借助于自动化设备2，3或借助于工程***13接入到模拟运行模式中。在该模拟运行模式中，接口组件15的能编程的组块17的CPU23首先“去激活”信号组件，其否则-在过程控制运行模式其间-经由过程映射20交换信号或者过程输入和过程输出值。该去激活通过以下方式和方法进行，即CPU23封锁读写访问信号组件，这在附图中通过总线连接上的线24，25示出。随后，CPU23读取在过程映射20中由自动化设备2，3存储的过程输出值21(执行机构的调整值)，根据代表了信号组件的模拟模型的模拟基础部件的措施处理值21，并且最后将计算(模拟)的值作为过程输入值22直接写入到过程映射20中。CPU23能够限定组件特定的“旁路”，由此能够实现灵活的混合写入。这意味着，能够要么运行分散式***设备的信号组件的模拟模型或者使真实的信号组件自己运行。因此能够实现真实的信号组件的灵活和逐级的启动运行，其中特别地，也能够通过在真实的信号组件和对该信号组件进行模拟的信号组件之间的无缝切换实现直接的比较。
根据关于速度和实时能力方面的要求，模拟基础部件构造为硬件或软件部件26，27。软件工艺上实现的模拟基础部件27、例如信号生成器或算数功能单元(加法器、减法器，…)代表了软件功能，其能够加载到CPU23中并且能够由其调用。硬件工艺上实现的模拟基础部件26、例如以噪声生成器和PT1路径形式构造为数字的硬件部件(模块17中的IP核)，其补充了CPU23的“指令组”并且能够像软件功能一样由组块17的模拟编译器28调用。该模拟编译器28实现了组块17的CPU23中的软件，其读取模拟脚本29并且相应实施所读取的指令。这样的指令例如为：
a)Var a＝Read(Prozessabbild,OUT_1)；
用于执行机构(发动机、阀)的过程输出值(调整值)在分散式***设备中以局域变量的形式读取，
b)IN_1＝call(PT1_Strecke,a)；
利用调整值通过CPU指令，模拟模型调用PT1路径并且计算所模拟的过程输入值，
c)Write(Prozessabbild,IN_1)；
将所模拟的过程输入值写入到分散式***设备的过程映射20中并且能够由自动化设备2，3读取。
载入到CPU23中的模拟脚本29描写的是，哪些模拟基础部件以哪些次序调用这些部件并且为部件提供哪些参数，以便实现信号组件的模拟。模拟基础部件例如包含斜坡函数、延迟件、数学运算、噪声信号或者编程的流程。
通过在自动化装置的现存的部件中执行模拟功能，能够在没有附加的模拟组件的情况下并且在不改***件配置的情况下实现***设备的模拟。图3示出了自动化装置30，其具有带有集成的模拟功能的两个分散式***设备31，32，这在附图中以标号33，34标记。通过自动化设备2，3或自动化装置30的工程***13能够借助于能限定和能下载的软件调整***在分散式***设备(现场装置运行)31，32的真实运行和分散式***设备31，32的模拟之间切换。

Claims (3)

1.一种分散式***设备，具有：
过程输入模块(16a)和过程输出模块(16b)，所述过程输入模块和所述过程输出模块在过程控制运行模式中与连接在这些模块(16a，16b)上的现场设备相互影响；和
接口模块(15)，在所述接口模块中存放过程映射(20)，其中，在所述过程控制运行模式中所述过程输入模块(16a)借助于与所述分散式***设备(14)连接的自动化设备(2，3)将用于处理的过程输入值写入到所述过程映射(20)中，并且所述自动化设备(2，3)借助于所述过程输出模块(16b)将用于处理的过程输出值写入到所述过程映射(20)中，
其特征在于，所述接口模块(15)具有能编程的组块(17)，所述能编程的组块设计用于，使得在模拟运行模式中：
封锁所述过程输入模块(16a)和所述过程输出模块(16b)对所述过程映射(20)的访问，并且
从所述过程映射(20)中读取所述自动化设备(2，3)的所述过程输出值，计算模拟的过程输入值并且使所述模拟的过程输入值写入到所述过程映射(20)中。
2.根据权利要求1所述的分散式***设备，其特征在于，所述接口模块(15)具有模拟脚本(23)，所述模拟脚本用于调用按照硬件和/或按照软件实现的模拟基础部件(26，27)，其中，所述模拟基础部件(26，27)代表用于所述过程输入模块(16a)和所述过程输出模块(16b)的模拟模型。
3.一种自动化装置，具有至少一个自动化设备和至少一个根据权利要求1或2所述的分散式***设备(15，31，32)。
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