DE10394242T5

DE10394242T5 - Verfahren und Instrument zur Zuweisung von Rechenressourcen in einem verteilten Steuersystem

Info

Publication number: DE10394242T5
Application number: DE10394242T
Authority: DE
Inventors: Alexander Fay; Fabrizio Lorito; Stefano Poretta; Rolf Vahldiek; Peter Wendt
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20060155392A1; WO2004107067A1; AU2003238469A1

Abstract

Verfahren zum Entwerfen und Verteilen eines Prozesssteuersystems, worin das Steuersystem eine Softwarestruktur und eine Hardwarestruktur umfasst, die Komponenten wie z.B. Außengeräte, Controller, Verbindungsgeräte einschließt, das Verfahren ist gekennzeichnet durch
– Verwenden einer vordefinierten kompletten Steuerfunktion und Durchsuchen einer Softwarebibliothek, die Rechenfähigkeit und Beschreibung umfasst, die charakteristisch für Hardwarekomponenten ist, um automatisch eine optimale Hardwarestruktur für das Prozesssteuersystem zu entwerfen,
– automatische Erzeugung von ausführbarem Code und Konfiguration der kompletten Steuerfunktion auf der entworfenen optimalen Prozesssteuer-Hardwarestruktur,
– automatische Zuordnung von HW-Adressen und Konfiguration der Verbindungsgeräte.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf Prozesssteuer-, Überwachungs- und Automationssysteme für industrielle Anlagen und Produktionsanlagen. Insbesondere bezieht sie sich auf Instrumente und Verfahren zum Ermöglichen und Vereinfachen des Anlegens und Konfigurierens von Prozesssteuersystemen.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Ein Prozesssteuersystem ist üblicherweise zusammengesetzt aus mehreren Komponenten mit unterschiedlichem Wirkungsbereich. Als ein Beispiel können wir ein Prozesssteuersystem betrachten, das zusammengesetzt ist aus einem oder mehreren:

– Bedienerstationen, um dem Bediener zu erlauben, mit dem gesteuerten Prozess zu interagieren (z.B. den Prozess zu überwachen und Aktionen auf dem Prozess zu aktivieren);
– Technikstationen, um dem Prozessingenieur zu erlauben, das Prozesssteuersystem offline oder online zu konfigurieren;
– Controller. Controller sind Mikroprozessor-basierte Komponenten, die digitale oder analoge Daten vom Prozess und/oder von der Bedienerstation sammeln und Ausgaben an den Prozess oder die Bedienerstation erzeugen. Controller sind normalerweise programmierbar, einschließlich des traditionellen Typs, der in einigen Industrien bekannt ist als ein programmierbarer Logikcontroller (PLC). Die Steuerstrategien für den Anlagenprozess werden üblicherweise ausgeführt in den Mikroprozessoren der Controller. Die Controller sind normalerweise ebenfalls versehen mit geeignetem Ein- und Ausgang, um analoge Signale, wo nötig, von und zu dem gesteuerten Prozess zu verwalten und zu digitalisieren;
– digitale Netzwerke, die die Bedienerstation, die Technikstation und die Controller verbinden;
– Mikroprozessor- oder Nicht-Mikroprozessor-basierte Außengeräte, die analoge oder digitale Daten sammeln von dem gesteuerten Prozess, z.B. Drucksensoren, Temperatursensoren, oder um Aktionen für den Prozess zu betätigen, z.B. Ventilpositionierer, Schalter, variable Geschwindigkeitsantriebe;
– Digitalsteuernetzwerk(e), um Mikroprozessor-basierte Außengeräte mit anderen Mikroprozessor-basierten Außengeräten zu verbinden oder zu den Controllern oder direkt zu der bzw. den Bedienerstation(en) oder der bzw. den Technikstation(en);
– Verkabelung von verschiedenen Typen, um die Nicht-Mikroprozessor-basierten Außengeräte mit geeigneten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen zu verbinden, die in den Controllern anwesend sind.

Es ist festzustellen, dass Außengeräte traditionell relativ einfache Geräte sind, die entweder manuell oder elektronisch gesteuert werden und die Ausgabeangaben entweder elektronisch oder angezeigt auf einer Anzeige erzeugen, die mit dem Gerät verbunden ist. Diese Geräte stellen üblicherweise nur begrenzte Informationen an einen Controller bereit, die hauptsächlich auf analoge Signale beschränkt sind, die auf die Angaben oder Messungen bezogen sind, die durch diese Geräte gemacht wurden. Diese Informationen werden üblicherweise als analoge Signale erzeugt, die üblicherweise zu generellen Standards konform sind, üblicherweise einer analogen Ausgabe zwischen 4–20 mA. Spätere Geräte können analogdigital (A/D) Wandler oder andere Mittel einschließen, so dass die Geräte ein digitales Ausgangssignal erzeugen, typischerweise von 0–24 V und mit einem maximalen digitalen Ausgangsstrom von 0,5 A. In den letzten Jahren sind so genannte "intelligente" Außengeräte entwickelt worden. Solche intelligenten Außengeräte sind nicht nur in der Lage, mit einem Steuercontroller zu kommunizieren, sondern ebenfalls mit einem Managementsystem, das mit dem Gerät verbunden ist. Typische intelligente Außengeräte können sowohl ein analoges Signal übertragen, das z.B. auf einen Messwert bezogen ist, als auch detaillierte Daten, wie z.B. Kalibrierung, Konfiguration, Diagnose, Wartung und/oder Prozessinformation, die relevant ist für das intelligente Gerät und/oder seine Steuerfunktion, speichern und ebenfalls digital übertragen. Es ist ein Vorteil, intelligente Außengeräte zu haben, die intelligente Geräte sind, die z.B. zusätzlich signalisieren, ob das Gerät korrekt operiert, Problemlösungsinformation über das Gerät, wie und wann das Gerät zu kalibrieren ist, usw. Jedoch sind die Signale, die durch traditionelle Außengeräte erzeugt werden, und die Signale, die durch intelligente Geräte erzeugt werden, fundamental unterschiedlich und sind üblicherweise durch unterschiedliche Kommunikations- oder Datennetzwerkstandards gehandhabt worden. Das Aufsetzen und Konfigurieren eines Steuersystems, das sowohl traditionelle Außengeräte und intelligente Geräte einschließt, ist eine komplexe Herausforderung.

Es sollte berücksichtigt werden, dass intelligente Außengeräte, die mit einem Mikroprozessor ausgestattet sind, ebenfalls als kleine Controller in dem Prozesssteuersystem dienen können, d.h. Steuerfunktionen können ausgeführt werden auf dem Mikroprozessor des Außengeräts, anstelle oder zusätzlich zu den Steuerfunktionen, die in dem Controller ausgeführt werden.

Kürzlich sind "dezentrale I/O"-Schnittstellen auf dem Markt aufgetreten als weitere Komponenten für Prozesssteuersysteme. Diese dezentralen I/O-Schnittstellen dienen als ein Link zwischen konventionellen Außengeräten (mit analoger Kommunikation) und einer Außenbusverbindung mit einem Controller. Dezentrale I/Os können ebenfalls selber ausgerüstet werden mit Controllern, z.B. einem PLC, der ebenfalls in der Lage ist, Steuerfunktionen auszuführen wie die Controller.

Die obige Beschreibung bringt zum Ausdruck, dass Steuerfunktionen ausgeführt werden können auf verschiedenen Typen von Komponenten des Prozesssteuersystems. Ein Prozesssteuersystem besteht typischerweise aus mehreren Komponenten von verschiedenen Typen. Daher kann die komplette Steuerfunktion, d.h. der komplette Satz von allen Steuerfunktionen, die in dem Prozesssteuersystem auszuführen sind, verteilt werden auf eine Vielzahl von Komponenten. Die Aufgabe, die kompletten Steuerfunktionen auf die verfügbaren Komponenten zu verteilen, muss Beschränkungen berücksichtigen, wie z.B.

– die Leistung der Steuerkomponenten, d.h. Speicher,
– vs. die Anforderungen der Steuerfunktionen bezüglich Speicher,
– die Leistung der Kommunikationsverbindung zwischen den Komponenten,
– vs. die Anforderungen der Steuerfunktionen bezüglich Kommunikationsverhalten (z.B. Kommunikationsverzögerung und Determinisinus).

Daher ist die optimale Verteilung der kompletten Steuerfunktion auf die verschiedenen Komponenten des Prozesssteuersystems eine schwierige Aufgabe und wird noch schwerer mit den oben aufgelisteten Tendenzen bezüglich einer steigenden Anzahl von Komponenten mit Controllerfähigkeit.

Der Entwicklungszyklus für die Konstruktion von Prozesssteuersystemen (wie z.B. Automation von Raffinerien, Kraftwerken, Automobilherstellungsanlagen usw.) ist variabel, abhängig von unterschiedlichem Hintergrund, aber besteht üblicherweise aus mehreren Schritten. Jeder Schritt kann mit Unterstützungsinstrumenten angegangen werden und/oder manuell durch verschiedene Prozessingenieure oder Steueringenieure oder Informationstechnologieingenieure, in Abhängigkeit vom Detailniveau, das benötigt wird für den Teil des technischen Prozesses. Einer der Schritte ist, dass die komplette Steuerfunktion angelegt werden muss. Ein anderer Schritt ist das Anlegen der Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur, die aus den oben aufgelisteten Komponenten besteht. Ein an derer Schritt ist die Verteilung der Steuerfunktionen (der Software) auf die Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur.

In Prozesssteuersystemen haben die unterschiedlichen Typen von Controllern, dezentralen I/Os und Geräten und die unterschiedlichen Typen von Kommunikationsmitteln, z.B. unterschiedliche Außenbusse, unterschiedliche Merkmale bezüglich wie sie Steuerfunktionen ausführen oder Signale kommunizieren, wodurch sie unterschiedliche Leistung für Steuerfunktionen anbieten. Daher ist es Stand der Technik, dass über die Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur eher früh in dem Arbeitsablauf entschieden wird, und bevor die Steuerfunktionen angelegt werden. Das Anlegen der Steuerfunktion wird dann üblicherweise zusammen ausgeführt mit der Verteilung der Steuerfunktionen auf die Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur. Der Vorteil bei dieser Art von Arbeitsablauf ist, dass die Steuerfunktionen angelegt werden können basierend auf der bereits definierten Hardwarestruktur und Softwareverteilung. Daher kann das Anlegen der Steuerfunktion die spezifischen Merkmale der unterschiedlichen Komponenten der Prozesssteuersystem-Hardware in Betracht ziehen. Auf der anderen Seite hat der Arbeitsablauf des Standes der Technik den Nachteil, dass das Anlegen der Steuerfunktionen unabhängig ist von dem Hardwaresystementwurf. Daher bedingt eine spätere Änderung in der Hardwarestruktur, wie sie vielleicht notwendig wird aufgrund von Änderungen in der verfügbaren Technologie (neue Komponenten, neue Kommunikationsmittel, usw.), ein Neuschreiben der Steuerfunktionen, da sie implementierungsabhängig sind.

In US 6 411 923 ist ein Verfahren beschrieben zum Analysieren eines Prozesssteuernetzwerkentwurfs, um Kriterien eines Standardprotokolls zu erfüllen. Das Verfahren schließt ein Softwareanalyseinstrument ein, das Zugriff hat auf Information bezüglich Standardprotokollkriterien, einschließlich einer Länge des Busses, einer Kabelart des Busses und einer benötigten Spannung des Außengerätes zur Analyse durch das Instrument, um sicherzustellen, dass der Prozesssteuernetzwerkentwurf mit den Kriterien des Standardprotokolls übereinstimmt. Ein Vorteil dieses Systems ist, dass es ein effizientes Anlegen eines Prozesssteuersystems erlaubt, während es sicherstellt, dass die physikalischen Eigenschaften des Systems standardkonform sind.

Die Verteilung der Steuerfunktionen auf die Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur wie auch eine mögliche spätere Neuverteilung der Steuerfunktionen auf eine neue Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur im Falle von einem Fehler einer Komponente ist eine schwierige Aufgabe, die im Stand der Technik noch nicht gelöst ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung löst eines oder mehrere der obigen Probleme. Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Anlegen und konfgurieren eines Systems für Prozesssteuerung, Uberwachung und Automation von industriellen Anlagen und Produktionsanlagen.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Softwareinstrument bereitgestellt zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung.

Der prinzipielle Vorteil der Erfindung ist, dass ein Steueringenieur die komplette Steuerfunktion eines Prozesssteuersystems anlegen und konfigurieren kann, ohne die darunter liegende Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur und ihre technischen Eigenschaften bezüglich Speicher und Kommunikation zu berücksichtigen, da das Verfahren der Erfindung automatisch eine optimale Hardwarestruktur anlegt und die Steuerfunktionen, die die gesamte Steuerfunktion ausmachen, auf die optimale Hardwarestruktur verteilt, wobei sie sicherstellt, dass die Bedingungen erfüllt werden oder, wenn sie aufgrund von Beschränkungen nicht erfüllt werden können, dieses dem Steueringenieur angezeigt wird, der entweder die Hardwarestruktur und ihre Komponenten ändern kann oder die Steuerfunktionen ändern kann oder die Anforderungen entschärfen kann. Daher kann das Anlegen und Verteilen der Steuerfunktion weitgehend von der tatsächlichen Hardwarestruktur entkoppelt werden.

In dem Zusammenhang von Prozesssteuer-, Überwachungs- und Automationssystemen für industrielle Anlagen und Produktionsanlagen beschäftigt sich die Erfindung insbesondere mit den Verfahren, die an der/den Technikstation(en) ausgeführt werden. Der technische Prozess, der mit der Definition der Anlage und den Anlagengebieten beginnt, schließt die Definition und den Entwurf von Steuerstrategien, die Definition und den Entwurf von der HW/SW-Architektur, und den Entwurf und die Verteilung des ausführbaren Steuercodes ein, der läuft in den:

– Bedienerstation(en) während Anlagenbetrieb,
– Controller,
– das/die Außengerät(e), und
– in dem/den Netzwerk(en).

Eine Basis dieser Erfindung umfasst Prozesssteuersysteme mit verteilten Rechenressourcen und die Aufgabe ist es, ein System anzulegen mit einer HW/SW-Konfiguration, die unterschiedliche SW-Konfigurationen erlaubt in den unterschiedlichen HW-Leistungsfähigkeiten des Systems selbst. Sobald ein Fehler in einer HW-Komponente des Systems auftaucht, rekonfiguriert das Instrument das gesamte System und die Anwendungssoftware wird in unterschiedliche HW-Komponenten geladen, um die Leistung des Systems wieder herzustellen.

Das Verfahren und das Instrument der Erfindung umfassen drei Hauptteile, von denen jedes getrennt oder in Kombination mit einem der anderen Teile in einem System verwendet werden kann, das andere Lösungen zum Lösen der verbleibenden Schritte des Anlegens und Konfigurierens eines Prozesssteuersystems umfasst. Die Hauptteile sind ein Verfahren und ein Instrument zum Anlegen einer optimalen Hardwarestruktur für eine gegebene Steuerfunktion, ein Verfahren und ein Instrument zum automatischen Verteilen der gegebenen Steuerfunktion auf eine gegebene Hardwarestruktur in einer optimalen Weise, und ein Verfahren und ein Instrument zum automatischen Implementieren der Funktionen und Parameter für eine gegebene Hardwarestruktur einer Steuerfunktionsverteilung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis des Verfahrens und Systems der vorliegenden Erfindung kann man bekommen durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn sie in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung genommen wird, worin:
1 ein schematisches Blockdiagramm ist, das eine Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur zeigt.
2 ein Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb eines Anlege- und Konfigurationsinstruments zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Während das Anlege- und Konfigurationsverfahren und das Instrument dafür dieser Erfindung beschrieben werden im Detail in Verbindung mit einem heterogenen Prozesssteuersystem, das bestimmte Hardware- und Softwarekomponenten beinhaltet, die traditionelle Außengeräte und intelligente Außengeräte einschließen, sollte es festgestellt werden, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf solch spezifischen Satz von HW- oder SW-Komponenten, und dass jeder Teil des Verfahrens und des Instruments verwendet werden kann zusammen mit anderen Lösungen zum Lösen der verbleibenden Teile.
1 zeigt die Hardwarestruktur eines Prozesssteuersystems 100, in dem eine Bedienerstation 101 verbunden ist mit verteilten Prozesscontrollern 102 über ein digitales Netzwerk 103. Die Prozesscontroller 102 kommunizieren mit einer Anzahl von Außengeräten 104, die Verarbeitungsfähigkeit oder dezentrale I/O 105 über ein digitales Steuernetzwerk 106 oder über eine drahtlose Verbindung 107 einschließen können. Eine Technikstation 108 stellt die Verwaltung des heterogenen Prozesssteuersystems bereit. Die Erfindung ist anwendbar zum Konfigurieren irgendeiner Komponente eines Prozesssteuersystems und kann digitale Steuernetzwerke wie PPOFIBUS FBs, Fieldbus Foundation FBs, Hart Device FBs, HSI-Funktionen und Steuerfunktionsblöcke (FBs), Funktionen, Modulschaltschreise usw. einschließen.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm für ein Entwurf- und Konfigurationsinstrument 110 gezeigt, dass das Verwalten der verteilten Rechenfunktion erlaubt.
Das Instrument 110 zum Entwerfen und Konfigurieren eines Prozesssteuersystems umfasst die folgenden Komponenten:

– Ein Instrument 111, das es erlaubt, die Steuerlogiken und die Regelungen der Anlage in einer funktionalen Weise zu beschreiben, so anlegend eine komplette Steuerfunktion für das Prozesssteuersystem.
– Eine Softwarebibliothek 112, wo alle die Rechenprodukte, wie z.B. Außengeräte und Controller, zugegen sind mit ihrer Rechenfähigkeit und Beschreibung.
– Ein automatisches Instrument 113, das startend von der kompletten Steuerfunktion und die Bibliothek durchsuchend mögliche optimale HW-Strukturen für das Prozesssteuersystem definiert. Wenn das Instrument eine optimale HW-Struktur gewählt hat, erzeugt es eine Liste von Materialien für das gewählte System (in der Figur nicht gezeigt). Für einen Prozessingenieur ist es ebenfalls möglich, die optimale HW-Struktur zu überprüfen und Änderungen zu machen oder sie zu akzeptieren wie sie ist (in der Figur nicht gezeigt). In dem Fall, dass der Ingenieur manuelle Änderungen an der Struktur vornimmt, wird die Liste von Material ausgefertigt werden nachdem die Änderungen eingefügt worden sind.
– Ein Verteilungsinstrument 114, das startend von der ausgewählten Hardwarestruktur automatisch Code erzeugt und ihn auf den Hardware- und Softwarekomponenten des Systems konfiguriert.

In Abhängigkeit von der Art der individuellen Komponente, die in den vorherigen Phasen ausgewählt wurde, erzeugt dieses Instrument effektiv ausführbaren Code und/oder schaltet ausführbaren Code, der bereits in den Controllern oder Außengeräten oder anderen Komponenten vorhanden ist, an oder aus.
Nachdem über die Hardwarestruktur entschieden worden ist und die Softwarefunktionen der kompletten Steuerfunktion auf der HW konfiguriert worden sind, wird das Kommunikationssystem konfiguriert mittels des Adressinstruments zum Zuordnen 115, d.h. HW-Adressen werden festgesetzt für alle Komponenten des Systems und Kommunikationsdetails, wie Zykluszeit, Abfragezyklen, Kommunikationszeichenanforderungen usw. werden konfiguriert.
Das automatische Instrument 113 kann bestimmte Lösungen oder Beschränkungen vorgeben, typischerweise von einer spezifischen Anwendung, wie z.B. Redundanz, Ersatzteile, usw.
Ein zusätzliches Merkmal in dem Fall, dass Redundanz eine Einschränkung ist, ist, dass das Instrument die Möglichkeit hat, die intrinsische Redundanz auszunutzen, die in einem Außenbussystem vorhanden ist, um eine effektive Redundanz während des Betriebs zu haben.
Alle beschriebenen Instrumente sind in der Lage mit Prozesssteuersystemen mit intelligenten Außengeräten und/oder mit Außengeräten, die mit einem Außenbusnetzwerk verbunden sind, zu arbeiten.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Steuerfunktion angelegt werden kann unabhängig von der Technologie der Hardwarestruktur (z.B. konventioneller Ver drahtung, Außenbus, intelligente Geräte, dezentraler I/O oder einer Mischung von Allem). Dies macht es möglich, die Hardwarestruktur während des Lebenszyklus der Anlage zu ändern, ohne die Steuerfunktionen zu ändern. Das Anlegen der kompletten Steuerfunktion bleibt unangetastet, was ein großer Vorteil ist, da dies sicherstellt, dass die Anlage den Betrieb richtig und problemlos fortführen wird nach einer Änderung der Hardwarestruktur.
Das Anlegen der unterschiedlichen Steuerfunktionen unter den unterschiedlichen verteilten Hardwareressourcen zielt üblicherweise auf eine optimale Verteilung ab, wobei die Anforderungen bezüglich Speicher und Kommunikation angepasst werden an die Eigenschaften der Komponenten der Hardwarestruktur.
Der Verteilungsalgorithmus berücksichtigt HW-Kosten, HW-Geschwindigkeit, Kommunikationsbandbreite und Kommunikationsgeschwindigkeit, Echtzeitkriterien (z.B. Nicht-Hardware-Echtzeitkommunikation, wie z.B. eine schnelle Steuerschleife, die geschlossen ist über eine nicht deterministische Kommunikation z.B. in einem Ethernet), Rechennotwendigkeiten (Speicher und Zeit) von den Steuerfunktionen, Nähe zu Sensoren und Aktuatoren (resultierend in Kabellängen) und weitere Kriterien; alle Kriterien können an- und ausgeschaltet und gegeneinander gewichtet werden durch den Benutzer.
Die komplette Steuerfunktion und ihre Rechenbedürfnisse werden abgebildet auf mögliche HW-Strukturen. Sowohl die Anforderungen als auch die Merkmale der HW-Strukturen werden charakterisiert durch Zahlen, die "Kosten" repräsentieren. Zum Beispiel Verbrauch von Bandbreite ist eine Art von "Kosten". So wird das Problem auf eine Multikriterienoptimierung reduziert mit einigen harten Einschränkungen, wie z.B. Speicherbeschränkung, und einigen weichen Einschränkungen, wie z.B. HW-"Kosten".
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Instrument zum Entwerfen einer optimalen Hardwarestruktur eines Prozesssteuersystems und zum Konfigurieren einer gegebenen Steuerfunktion auf der optimalen Hardwarestruktur des Prozesssteuersystems. Das Verfahren und das Instrument der Erfindung umfassen drei Hauptteile, die zusammen oder separat zusammen mit anderen Lösungen für den verbleibenden Teil oder Teile des Systems benutzt werden können.

Claims

Verfahren zum Entwerfen und Verteilen eines Prozesssteuersystems, worin das Steuersystem eine Softwarestruktur und eine Hardwarestruktur umfasst, die Komponenten wie z.B. Außengeräte, Controller, Verbindungsgeräte einschließt, das Verfahren ist gekennzeichnet durch – Verwenden einer vordefinierten kompletten Steuerfunktion und Durchsuchen einer Softwarebibliothek, die Rechenfähigkeit und Beschreibung umfasst, die charakteristisch für Hardwarekomponenten ist, um automatisch eine optimale Hardwarestruktur für das Prozesssteuersystem zu entwerfen, – automatische Erzeugung von ausführbarem Code und Konfiguration der kompletten Steuerfunktion auf der entworfenen optimalen Prozesssteuer-Hardwarestruktur, – automatische Zuordnung von HW-Adressen und Konfiguration der Verbindungsgeräte.
Verfahren zum automatischen Entwurf einer optimalen Hardwarestruktur für eine gegebene Steuerfunktion für ein Prozesssteuersystem, gekennzeichnet durch Verwenden der gegebenen Steuerfunktion und Durchsuchen einer Softwarebibliothek, die Rechenfähigkeit und Beschreibung umfasst, die charakteristisch für Hardwarekomponenten ist, um automatisch eine optimale Hardwarestruktur für das Prozesssteuersystem zu entwerfen.
Verfahren zur automatischen Verteilung einer gegebenen Steuerfunktion auf eine gegebene Hardwarestruktur eines Prozesssteuersystems, gekennzeichnet durch automatisches Erzeugen von ausführbarem Code und Ver teilen der gegebenen Steuerfunktion auf die gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur.
Verfahren zum Implementieren einer Kommunikationsfunktion für eine gegebene Steuerfunktion für eine gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur, gekennzeichnet durch automatisches Zuordnen von HW-Adressen und Konfiguration von Verbindungsgeräten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Verteilung der gegebenen Steuerfunktion auf die optimale Hardwarestruktur des Prozesssteuersystems automatische Erzeugung von ausführbarem Code und Verteilung der gegebenen Steuerfunktion auf die optimale Prozesssteuer-Hardwarestruktur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Implementieren einer Kommunikationsfunktion nach Verteilung einer gegebenen Steuerfunktion auf die optimale Hardwarestruktur automatische Zuordnung von HW-Adressen und Konfiguration von Verbindungsgeräten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Implemtieren einer Kommunikationsfunktion für die gegebene Steuerfunktion für die gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur automatische Zuordnung von HW-Adressen und Konfiguration von Verbindungsgeräten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, 3, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration An- oder Ausschalten von ausführbarem Code einschließt, der bereits in den Außengeräten zugegen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisch entworfene optimale Hardwarestruktur in einer solchen Weise gezeigt wird, dass sie durch einen Bediener abgeändert werden kann, bevor die Erzeugung von Code und Konfiguration stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe einer Liste von Material gemacht wird, wenn die optimale Prozesssteuer-Hardwarestruktur entweder automatisch oder nach Abänderung durch den Bediener entworfen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 3, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfigurationsalgorithmus HW-"Kosten", HW-Geschwindigkeit, Kommunikationsbandbreite und Kommunikationsgeschwindigkeit, Echtzeitkriterien, Rechenbedarf, wie z.B. Speicher und Zeit der Steuerfunktionen und Nähe der Außengeräte, wie z.B. Sensoren, Aktuatoren, berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesssteuersystem-Hardwarestruktur sowohl drahtgebundene als auch nicht drahtgebundene Außengeräte umfasst.
Verfahren zum Entwerfen und Konfigurieren eines Prozesssteuersystems, das in Betrieb ist, nach einem Fehler einer Komponente, worin das Steuersystem eine komplette Steuerfunktion, eine Softwarestruktur und eine Hardwarestruktur umfasst, die Komponenten, wie z.B. Außengeräte, Controller, Verbindungsgeräte einschließt, das Verfahren ist gekennzeichnet durch – automatisches Erkennen des Fehlers einer Hardwarekomponente, und – Benutzen der kompletten Steuerfunktion und Durchsuchen einer Softwarebibliothek, die Rechenfähigkeit und Beschreibung umfasst, die charakteristisch für Hardwarekomponenten ist, um automatisch eine neue optimale Hardwarestruktur für das Prozesssteuersystem ausschließlich der ausgefallenen Komponente(n) zu entwerfen, – automatisches Erzeugen von ausführbarem Code zum Verteilen der Steuerfunktion auf die neue Hardwarestruktur, – automatisches Zuordnen von HW-Adressen an die neuen Komponenten der Hardwarestruktur und Konfigurieren der Verbindungsgeräte.
Instrument zum Definieren und Konfigurieren von Rechenressourcen in einem Prozesssteuersystem, wobei das Steuersystem eine Softwarestruktur und eine Hardwarestruktur umfasst, die Komponenten einschließt, wie z.B. Außengeräte, Controller, Verbindungsgeräte, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument umfasst – eine Softwarebibliothek, die Rechenfähigkeit und Beschreibung umfasst, die charakteristisch ist für Hardwarekomponenten, um automatisch eine optimale Hardwarestruktur für eine gegebene Prozesssteuerfunktion zu entwerfen, – ein automatisches Instrument, das startend von der kompletten Steuerfunktion und die Softwarebibliothek durchsuchend automatisch eine optimale Hardwarestruktur für das Prozesssteuersystem entwirft, – ein Verteilungsinstrument zum automatischen Erzeugen von ausführbarem Code und Konfigurieren der kompletten Steuerfunktion auf der entworfenen optimalen Prozesssteuer-Hardwarestruktur, – ein Instrument zum automatischen Zuordnen von HW-Adressen und Konfigurieren der Verbindungsgeräte.
Mittel zum automatischen Entwurf einer optimalen Hardwarestruktur für eine gegebene Steuerfunktion für ein Prozesssteuersystem, dadurch gekennzeichnet, dass ein automatisches Instrument zum Benutzen der gegebenen Steuerfunktion und Durchsuchen einer Softwarebibliothek, die Rechenfähigkeit und Beschreibung umfasst, die charakteristisch für Hardwarekomponenten ist, um automatisch eine optimale Hardwarestruktur für das Prozesssteuersystem zu entwerfen.
Mittel zum automatischen Verteilen einer gegebenen Steuerfunktion auf eine gegebene Hardwarestruktur eines Prozesssteuersystems, gekennzeichnet durch ein Verteilungsinstrument zum automatischen Erzeugen von ausführbarem Code und Verteilen der gegebenen Steuerfunktion auf die gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur.
Mittel zum Implementieren einer Kommunikationsfunktion für eine gegebene Steuerfunktion für eine gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur, gekennzeichnet durch ein Instrument zum automatischen Zuweisen von HW-Adressen und Konfigurieren von Verbindungsgeräten.
Mittel nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zum automatischen Verteilen von der gegebenen Steuerfunktion auf die gegebene Hardwarestruktur des Prozesssteuersystems, welches ein Verteilungsinstrument zum automatischen Erzeugen eines ausführbare Codes und Verteilen der gegebenen Steuerfunktion auf die gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur umfasst.
Mittel nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zum Implementieren einer Kommunikationsfunktion für eine gegebene Steuerfunktion für eine gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur, welches ein Instrument zum automatischen Zuordnen von HW-Adressen und Konfigurieren von Verbindungsgeräten umfasst.
Mittel nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Mittel zum Implementieren einer Kommunikationsfunktion für eine gegebene Steuerfunktion für eine gegebene Prozesssteuer-Hardwarestruktur, welche ein Instrument zum automatischen Zuordnen von HW-Adressen und Konfigurieren von Verbindungsgeräten umfasst.
Instrument nach Anspruch 14, 16, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Konfigurieren der Steuerfunktion Mittel einschließen zum An- oder Ausschalten von ausführbarem Code, der bereits in den Außengeräten zugegen ist.
Instrument nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch Mittel zum Anzeigen der automatisch entworfenen optimalen Hardwarestruktur in einer solchen Weise, dass die Struktur durch einen Bediener abgeändert werden kann, bevor die Erzeugung von Code und Konfiguration stattfindet.
Instrument nach Anspruch 14, 15, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Instrument zum Durchsuchen der Softwarebibliothek, die vordefinierte Einschränkungen und Parameter umfasst, die die Hardwarekomponenten des Steuersystems charakterisieren, wie z.B. Redundanz, Ersatzteile, Kosten oder andere Eigenschaften.
Instrument nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Instrument die Fähigkeit hat, die intrinsische Redundanz auszunutzen, die in einem Außenbussystem zugegen ist, um effektive Redundanz während des Betriebs zu haben.
Instrument nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument Mittel umfasst, die im Fall eines Fehlers einer Hardwarekomponente oder ihrer zugeordneten Software erlauben, eine neue Hardwarestruktur zu erzeugen, basierend auf den nicht ausfallenden Teilen des Systems, und die automatisch die Steuerfunktion auf die neue Hardwarestruktur verteilt.
Instrument nach Anspruch 14 oder 22, gekennzeichnet durch Mittel zur Ausgabe einer Liste von Material, nachdem die optimale Prozesssteuer- Hardwarestruktur entweder automatisch oder nach Abwandlung durch den Bediener entworfen wurde.
Instrument nach einem der Ansprüche 14, 16, 18 oder 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfigurationsalgorithmus des Verteilungsinstruments HW-"Kosten", HW-Geschwindigkeit, Kommunikationsbandbreite und Kommunikationsgeschwindigkeit, Echtzeitkriterien, Rechenbedarf wie z.B. Speicher und Zeit, der Steuerfunktion und Nähe zu den Außengeräten, wie z.B. Sensoren, Aktuatoren, berücksichtigt.