EP4327540A1 - Verfahren, vorrichtungen, computerprogramm und computerlesbares medium zur verwendung konfigurierbarer logiken für einen modularen aufbau einer technischen anlage - Google Patents

Verfahren, vorrichtungen, computerprogramm und computerlesbares medium zur verwendung konfigurierbarer logiken für einen modularen aufbau einer technischen anlage

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Publication number
EP4327540A1
EP4327540A1 EP21735604.7A EP21735604A EP4327540A1 EP 4327540 A1 EP4327540 A1 EP 4327540A1 EP 21735604 A EP21735604 A EP 21735604A EP 4327540 A1 EP4327540 A1 EP 4327540A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
interconnections
rules
function module
technical
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21735604.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Stutz
Mathias Maurmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4327540A1 publication Critical patent/EP4327540A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • 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
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0426—Programming the control sequence
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/55—Push-based network services

Definitions

  • the invention relates to a functional module comprising,
  • control unit which is designed and provided for controlling the technical objects on the basis of predetermined rules and interconnections, the rules and interconnections being permanently stored in the control unit,
  • a communication unit that is designed and provided for exchanging data with external communication partners.
  • the invention relates to a technical installation comprising a plurality of functional modules.
  • the invention also relates to a method for operating a functional module in a technical system.
  • the invention also relates to a computer program having computer-executable program code instructions and a computer-readable medium.
  • Modular systems enable system operators to significantly reduce the so-called "time to market” and to be able to react quickly to changing market conditions by converting the system with little effort.
  • the system operators can use a pool of modular units (e.g. process units) for this purpose. build, with the help of which they can put together a specific system using the so-called orchestration.If the system is to be rebuilt, then individual modules removed and replaced by other, for example, more powerful modules.
  • the publication WO 2016/074730 A1 describes a method of how a modular technical system can be created using self-description information of the modules. This method is based on self-description information for the individual modules that is available online. In the case of an orchestration process for a modular system, however, this information is usually not available (online), since the planning takes place offline on the basis of static type description information such as the Module Type Package (MTP) (cf. published by the Association of German Engineers (VDI). Draft of the standard "VDI/VDE/NAMUR 2658" of January 4, 2018).
  • MTP Module Type Package
  • EP 3246 773 A1 describes a function module for use in the operation of a technical installation, which can receive parameters from an engineering tool in the technical installation that relate to the execution of a technical process in the function module.
  • a technical system When operating a technical system, however, several function modules usually have to interact with one another in order to process a higher-level production task.
  • EP 3246 773 A1 does not provide any solutions or references to solutions to the problem of the interaction of the function modules with one another.
  • the invention is based on the object of simplifying the interaction of a large number of functional modules of a technical system and making it more efficient.
  • control unit which is designed and provided for controlling the technical objects on the basis of predetermined rules and interconnections, the rules and interconnections being permanently stored in the control unit,
  • the functional module is characterized in that it has a configurable logic unit which is designed to use the communication unit to receive additional, variably specifiable rules and interconnections from an external communication partner and based on the additional, variably specifiable rules and interconnections to supplement rules and interconnections predetermined in the control unit with regard to an interaction of the functional module with at least one further functional module.
  • a “function module” is understood to mean a closed technical unit that can be integrated into a higher control level of the technical system. Such a function module can, for example, be a combination of several measuring points or a larger system part of the technical system. A function module can be any combination made up of individual control elements, sensors or automation components.
  • the function module includes at least one technical object, preferably several technical objects, with the help of which a technical process can be carried out.
  • a technical object can be a boiler that can be used to heat a liquid.
  • (at least) one control unit This controls (and if necessary regulates) the technical object or the technical objects on the basis of rules and interconnections permanently stored in the function module. These can be specified by a manufacturer of the function module and stored in the function module.
  • the functional module can be configured to perform a complex function in the technical system, such as pumping liquid in a controlled manner, heating water and maintaining a certain temperature in a tank, performing a filter functionality and the like.
  • the function module can have valves, tanks, sensors and the like as technical objects, for example.
  • the rules and interconnections are used to run or carry out one or more processes within the function module using the technical objects contained in the function module.
  • rules can have been specified as to how the control unit (or control units) of the function module is to control the technical objects, for example depending on a selected operating mode.
  • the (automation-related) interconnections permanently stored in the function module serve to link the individual technical objects with one another.
  • Part of the interconnections can be, for example, identifications and specifications of the individual technical objects, which must be known to the individual technical objects in order to be able to interact with one another.
  • part of such an interconnection can, for example, also be the information that a tank is connected to a pump that can pump a fluid into the tank.
  • the function module also has a communication unit, which is used for data exchange with external communication partners.
  • This communication unit can include a server and a client, in particular an OPC UA server and an OPC UA client.
  • the communication unit can also include a publisher and a subscriber or subscribers, in particular an OPC UA publisher and an OPC UA subscriber/subscriber.
  • Publish/subscribe is a widespread and well-known mechanism through which subscribers receive information from publishers in the form of messages.
  • the configurable logic unit is a major innovation compared to known function modules.
  • the logic unit can receive additional, variably definable rules and interconnections (i.e. dynamic rules and interconnections) from an external communication partner, for example a higher-level orchestration tool of the technical system.
  • the rules and interconnections that can be variably specified are not a parameterization of the function module that is specified by a configuration tool or by an application.
  • the (static) rules and interconnections relate not only to the interoperability of the individual technical objects of the functional module itself, but also at least one interface that the functional module has in order to interact with the functional module one or more other function modules to enable union.
  • the control unit can have computer-implemented function blocks which the control unit can use to control the technical objects on the basis of the rules and interconnections permanently stored in the control unit. These function blocks have fixed functionalities that cannot be changed.
  • the rules and interconnections permanently stored in the control unit describe an interaction between the individual function blocks and the interaction of the function blocks with the interface or interfaces to other, external function modules.
  • SIEMENS the integrated development environment for programmable logic controllers “Totally Integrated Automation Portal” from SIEMENS may have been used to define the rules and interconnections.
  • the configurable logic unit can have computer-implemented function blocks and be designed to supplement the rules and interconnections predetermined in the control unit with regard to an interaction of the functional module with at least one further functional module on the basis of the additional, variably predefinable rules and interconnections received, based on the computer-implemented ones Make function blocks of the configurable logic unit. It is essential that the additional, variably predeterminable rules and interconnections cannot change the structure of the configurable logic unit of the function module.
  • the additional, variably predeterminable rules and interconnections relate exclusively to the interaction of the individual function blocks of the configurable logic unit with regard to an interaction of the function module with at least one further (external) function module).
  • the configurable logic unit is therefore to be regarded as part of the functional module, which can be dynamically adapted to various application scenarios of the functional module within the technical system.
  • the configurable logic unit also includes a memory in which the dynamic (variable) rules and interconnections can be stored.
  • a separate memory or a memory of the control unit can be used as a shared memory.
  • the dynamic rules and interconnections can include states of external, ie other function modules in addition to the function module and, depending on these states, modify the interaction of the function module with other function modules (for example close a valve or throttle the pump capacity of a pump).
  • the dynamic rules and interconnections can therefore be relations between states of external function modules (for example states of specific signals originating from the external function modules) and the technical objects (or the interface or interfaces of the function module).
  • the states can be implemented in the configurable logic unit, for example via pointer constructs (pointers).
  • the functional module is designed to be adaptive and can effectively adapt to changing conditions of use within a technical installation (or when changing to another technical installation).
  • the communication unit can advantageously be designed and provided to receive information relating to a communication unit of the at least one further functional module, in particular relating to a network address of the communication units of the at least one further functional module, and to store it in the functional module.
  • This information can be provided to the communication unit of the function module by a higher-level orchestration system, for example by the "SIMATIC PCS neo" tool from SIEMENS. It is also possible for the manufacturer of the function module to already store the information in the function module "However, the manufacturer must know the information regarding the communication unit of another function module. This can be the case if the additional function module comes from the same manufacturer. Alternatively, the information can come from a standardization process or be described in a manufacturer-neutral manner and thus be freely accessible to all manufacturers.
  • the task formulated above is also achieved by a technical system that includes a plurality of function modules as explained above, the function modules being connected to one another to interact are.
  • the technical plant can be a plant from the process industry, such as a chemical, pharmaceutical, petrochemical plant or a plant from the food and beverages industry. This also includes any technical systems from the production industry, plants in which, for example, cars or goods of all kinds are produced. Wind turbines, solar systems or power plants for energy generation are also included in the term technical system.
  • the technical installation preferably includes a configuration system which is designed and provided to transmit the additional, variably predeterminable rules and interconnections to the communication unit of one of the function modules or to a plurality of communication units of a plurality of function modules. Another term for the configuration system is an “orchestration system”. An example of such a configuration system is the “SIMATIC PCS neo” tool from SIEMENS.
  • the technical system particularly preferably includes a visualization system which is designed to visualize the rules and interconnections used to control the technical object or the technical objects of the function module.
  • a visualization system which is designed to visualize the rules and interconnections used to control the technical object or the technical objects of the function module.
  • the function module can be easily and efficiently integrated or orchestrated into the technical system for carrying out a technical process.
  • the visualization system makes it possible to obtain an overview of the rules and interconnections that are currently valid or active in the function module and to supplement them if necessary.
  • the previously formulated task is also solved by a method for operating a functional module in a technical system, the functional module comprising: - one or more technical objects that are designed and intended to carry out a technical process,
  • control unit that is designed and provided for controlling the technical objects on the basis of predetermined rules and interconnections
  • the method is characterized by the following steps: a) permanent storage of the predetermined rules and interconnections in the control unit; b) transmission of additional, variably predeterminable rules and interconnections to the logic unit of the function module by an external communication partner of the function module; c) supplementing the predetermined rules and interconnections stored in the control unit on the basis of the previously received additional, variably predeterminable rules and interconnections with regard to an interaction of the functional module with at least one further functional module by the logic unit; d) Operation of the function module based on the adjusted rules and interconnections in the technical system.
  • Method step b preferably takes place on the basis of a server-client architecture, in particular an OPC UA server-client architecture.
  • Process step b is particularly preferably carried out on the basis of a publisher-subscriber architecture, in particular an OPC UA publisher-subscriber architecture.
  • the communication unit receives information relating to communication units of the at least one further functional module, in particular relating to a network address of a communication unit of the at least one further functional module, and stores this in the functional module.
  • the communication partner from which the communication unit of the function module receives the additional, variably definable rules and interconnections, can be a configuration system that is designed for the communication unit of the function module and a communication unit of at least one other function module at a runtime of the technical system to transmit additional, variably predeterminable rules and interconnections, with the function module and the at least one further function module being connected to one another and, if necessary, to further function modules on the basis of the previously permanently stored rules and interconnections and on the basis of the additional, variably predeterminable rules and interconnections a term of the technical plant interact.
  • the rules and interconnections used to control the technical object or objects of the function module can be visualized using a visualization system.
  • FIG. 3 shows three interacting functional modules of a technical system in a schematic representation.
  • a technical installation 1 of modular design is shown in FIG.
  • the technical installation 1 comprises a first functional module 1 , a second functional module 3 and a third functional module 4 .
  • the technical system also includes a configuration system 5.
  • Each function module 2, 3, 4 includes technical objects (not shown in FIG. 1), one or more control units and one or more communication units. Rules and interconnections are permanently stored in the control unit by the respective manufacturer of the function modules 2, 3, 4, which the respective control units use to control (and possibly regulate) the technical objects in order to carry out a technical process (e.g. a recipe to create a certain combination of substances) .
  • the individual function modules 2, 3, 4 are connected by means of Ver connecting lines 6, 7, 8 connected to one another
  • the communication units of the functional modules 2, 3, 4 are each designed to receive information 9, 10, 11 relating to the communication units of the other functional modules 2, 3, 4 from the configuration system 5 and in each case in the functional modules 2, 3, 4 deposit.
  • the information 9, 10, 11 can be, for example, endpoint/node IDs in the case of a server-client architecture or a topic ID in the case of a publisher-subscriber architecture.
  • formations 9, 10, 11 can the configuration system 5 previously from the respective function modules 2, 3,
  • the configuration system 5 may receive the information 9, 10, 11 beforehand using a unique identifier for the respective functional module 2, 3, 4 from a respective manufacturer of the
  • Function module 2, 3, 4 has queried. Especially, but not exclusively, in the case of relatively simply structured function modules 2, 3, 4 (which, for example, only have one
  • the configuration system 5 also transmits variably predeterminable rules and interconnections to the respective function modules 2, 3, 4, which regulate the interaction of the function modules 2, 3, 4 with one another. For details on such rules and interconnections, reference is made to the description of FIGS.
  • a visualization system 12 is implemented in the configuration system 5 . This determines the current states 13, 14, 15 of the respective function modules 2, 3, 4 and presents them visually to an operator or an administrator of the technical system 1.
  • state means that the current status in the function module 2 , 3, 4.
  • the visualization of these statuses offers the operator/administrator a quickly comprehensible and targeted overview with regard to all internal and external connections/rules/interlocks within the technical system.
  • a first function module 16 and a second function module 17 are shown in FIG.
  • the first function module 16 has a valve 18 and a first tank 20
  • the second function module 17 has a pump 19 and a second tank 21 . If the valve in the first function module 16 closes the outlet from the first tank 20 of the first function module 16 due to a hardware error, the pump 19 of the second function module 17 located downstream in the direction of flow runs the risk of running dry.
  • the first function module 16 has an OPC UA server 22 and an OPC UA client 23 as a communication unit.
  • the second function module 17 has an OPC UA server 24 and an OPC UA client 25 as a communication unit (shown in the lower area of FIG. placed) .
  • the OPC UA client 25 of the second function module 17 retrieves a status of the valve 18 of the first function module 16 via a first OPC UA data line 26 and stores this status in a configurable logic unit 27 of the second function module 17.
  • the interconnection was previously stored in the configurable logic unit 27 of the second function module 17 (for example by a higher-level configuration system as shown in FIG. 1), according to which the status of the valve 18 has a direct influence on locking the pump 19 .
  • the valve 18 can be stored in a configurable logic unit 28 of the first function module 16 that the valve 18 is locked when the pump 19 has been reported as defective.
  • the OPC UA client 23 of the first function module 16 can do this from the OPC UA server 24 of the second function module 17 via a second OPC UA data line 29 . This can effectively prevent unnecessary material from flowing in the direction of the pump 19, although the material cannot be further processed due to the defective pump 19.
  • a third function module 30 is provided in addition to the first function module 16 and the second function module 17, a third function module 30 is provided. This is designed analogously to the first functional module 16 and has (at least) one valve 31 and a tank 32 . Both the first functional module 16 and the third functional module 30 are (fluidically/material-technically) connected to the second functional module 17, more precisely to its pump 19.
  • queries about the status of the valve 18 and the Valve 31 deposited are stored in the logic units 28 of the first and the third function module 16 , 30 .
  • the status information to be retrieved can include an information element which has a pointer construct to a storage location of the status information to be processed.
  • the pointer construct can be implemented, for example, as pointer arithmetic (absolute addressing) or via referencing/dereferencing (symbolic addressing). The only important thing here is that no static interconnection is used.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17), umfassend, - eines oder mehrere technische Objekte (18, 19, 20, 21 31, 32) die zur Durchführung eines technischen Prozesses ausgebildet und vorgesehen sind, - eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Objekte (18, 19, 20, 21 31, 32) auf Basis von vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen ausgebildet und vorgesehen ist, wobei die Regeln und Verschaltungen fest in der Steuereinheit hinterlegt sind, - eine Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25), die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist. Das Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine konfigurierbare Logikeinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, mittels der Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) zusätzliche, variabel vorgebbare Regeln und Verschaltungen von einem externen Kommunikationspartner zu empfangen und auf Basis der zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen die in der Steuereinheit vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen hinsichtlich einer Interaktion des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) mit wenigstens einem weiteren Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) zu ergänzen.

Description

Beschreibung
VERFAHREN, VORRICHTUNGEN, COMPUTERPROGRAMM UND COMPUTERLESBARES MEDIUM ZUR VERWENDUNG KONFIGURIERBARER LOGIKEN FÜR EINEN MODULAREN
AUFBAU EINER TECHNISCHEN ANLAGE
Die Erfindung betrifft ein Funktionsmodul, umfassend,
- eines oder mehrere technische Objekte, die zur Durch führung eines technischen Prozesses ausgebildet und vor gesehen sind,
- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Objekte auf Basis von vorherbestimmten Regeln und Ver schaltungen ausgebildet und vorgesehen ist, wobei die Regeln und Verschaltungen fest in der Steuereinheit hin terlegt sind,
- eine Kommunikationseinheit, die zu einem Datenaus tausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist. Zudem betrifft die Erfindung eine technische Anlage, umfassend eine Mehrzahl von Funkti onsmodulen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfah ren zum Betreiben eines Funktionsmoduls in einer techni schen Anlage. Außerdem betrifft die Erfindung ein Compu terprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Pro grammcodeanweisungen und ein computerlesbares Medium.
Vor allem in der Pharmaindustrie und Spezialchemie be stehen hohe Anforderungen an Betreiber technischer Anla gen schnell auf geänderte Marktanforderungen reagieren zu können. Modulare Anlagen ermöglichen es den Anlagen betreibern, die sogenannte „Time-to-Market" erheblich zu verkürzen und durch einen aufwandsarmen Umbau der Anlage schnell auf geänderte Marktbedingungen reagieren zu kön nen. Die Anlagenbetreiber können sich hierzu einen Pool an modularen Einheiten (z.B. Prozesseinheiten) aufbauen, mithilfe dessen sie eine konkrete Anlage mittels der so genannten Orchestrierung zusammenstellen können. Soll die Anlage umgebaut werden, so werden einzelne Module entnommen und durch andere, zum Beispiel leistungsfähi gere Module ersetzt.
Bei bislang bekannten Automatisierungssystemen wie „PCS 7" oder dem „TIA Portal" der Firma Siemens wird die Or chestrierung von Modulen auf klassische Konzepte der Au tomatisierungstechnik abgebildet. Dabei werden Kommuni kations erbindungen projektiert, Bedienbilder entwickelt und übergeordnete AblaufSequenzen mit Sprachen wie „S7- Graph" oder „SFC (Sequential Flow Chart)" erstellt. Dies ist aufwändig und aufgrund mangelnder einschlägiger Kenntnisse von Verfahrenstechnikern nur schwer durch führbar .
In der Druckschrift WO 2016/074730 Al wird eine Methode beschrieben, wie eine modulare technische Anlage mittels Selbstbeschreibungsinformationen der Module erstellt werden kann. Diese Methode basiert auf online verfügba ren Selbstbeschreibungsinformationen der einzelnen Modu le. Bei einem Orchestrierungsprozess einer modularen An lage liegen diese Informationen jedoch im Regelfall nicht (online) vor, da die Planung offline auf Basis statischer Typbeschreibungsinformationen wie zum Bei spiel dem Module Type Package (MTP) erfolgt (vgl. vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) veröffentlichter Ent wurf der Norm „VDI/VDE/NAMUR 2658" vom 4. Januar 2018).
Heutige Modularisierungsansätze, wie beispielsweise im Bereich der Prozessindust rie, betrachten keine modul- übergreif enden Verriegelungen. Zur Realisierung modul- übergreif ender Verriegelungen sind jedoch in vielen Fäl len sowohl eine direkte M2M-Kommunikation (Machine to machine) als auch eine konfigurierbare, Boolesche Logik zur flexiblen logischen Verknüpfung verschiedener Quel len und Senken notwendig. In der EP 3246 773 Al wird ein Funktionsmodul zum Ein satz beim Betrieb einer technischen Anlage beschrieben, welches von einem Engineering-Werkzeug der technischen Anlage Parameter empfangen kann, die den Ablauf eines technischen Prozesses in dem Funktionsmodul betreffen. Beim Betrieb einer technischen Anlage müssen jedoch in der Regel mehrere Funktionsmodule miteinander interagie ren, um eine übergeordnete Produktionsaufgabe zu bear beiten. Die EP 3246 773 Al liefert für die Problematik der Interaktion der Funktionsmodule miteinander keine Lösungen bzw. Hinweise auf Lösungen.
Es ist bekannt, technische Anlagen für die hierfür vor gedachten Produktionsprozesse gezielt zu entwerfen und statisch zu projektieren. Es ist auch bekannt, techni sche Anlagen modular mit einzelnen Funktionsmodulen zu konstruieren und mittels einer übergeordneten Steue rungsebene ein Zusammenspiel der einzelnen Funktionsmo dule zu orchestrieren. Dabei kommt es jedoch zu einem enormen Kommunikationsaufwand zwischen den einzelnen Funktionsmodulen und der übergeordneten Steuerungsebene. Gerade bei dem Vorsehen einer Vielzahl von Funktionsmo dulen kann die Steuerungsebene an ihre Belastungsgrenzen kommen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zusammen wirken einer Vielzahl von Funktionsmodulen einer techni schen Anlage zu vereinfachen und effizienter zu gestal ten .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Funktionsmodul, um fassend,
- eines oder mehrere technische Objekte, die zur Durch führung eines technischen Prozesses ausgebildet und vor gesehen sind, - eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Objekte auf Basis von vorherbestimmten Regeln und Ver schaltungen ausgebildet und vorgesehen ist, wobei die Regeln und Verschaltungen fest in der Steuereinheit hin terlegt sind,
- eine Kommunikationseinheit, die zu einem Datenaus tausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist. Das Funktionsmodul ist dadurch ge kennzeichnet, dass es eine konfigurierbare Logikeinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, mittels der Kommuni kationseinheit zusätzliche, variabel vorgebbare Regeln und Verschaltungen von einem externen Kommunikations partner zu empfangen und auf Basis der zusätzlichen, va riabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen die in der Steuereinheit vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen hinsichtlich einer Interaktion des Funktionsmoduls mit wenigstens einem weiteren Funktionsmodul zu ergänzen.
Unter einem „Funktionsmodul" wird eine abgeschlossene technische Einheit verstanden, die in eine übergeordnete Steuerungsebene der technischen Anlage integrierbar ist. Ein solches Funktionsmodul kann zum Beispiel ein Zusam menschluss mehrerer Messstellen oder ein größerer Anla genteil der technischen Anlage sein. Ein Funktionsmodul kann eine beliebige Kombination aus Einzelsteuerelemen ten, Sensoren oder Automatisierungskomponenten umfassen. Zudem können auch softwaretechnisehe Abbildungen von beispielsweise Einzelsteuerelementen Teil eines Funkti onsmoduls sein.
Das Funktionsmodul umfasst wenigstens ein technisches Objekt, vorzugsweise mehrere technische Objekte, mit de ren Hilfe ein technischer Prozess durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein technisches Objekt ein Heizkessel sein, mit dem eine Flüssigkeit erwärmt werden kann. Das Funktionsmodul umfasst zusätzlich zu den tech- nischen Objekten, die zur Prozessdurchführung vorgesehen und ausgebildet sind, (wenigstens) eine Steuereinheit. Diese steuert (und regelt ggf.) das technische Objekt oder die technischen Objekte auf Basis von fest in dem Funktionsmodul hinterlegten Regeln und Verschaltungen. Diese können von einem Hersteller des Funktionsmoduls vorgegeben und in dem Funktionsmodul hinterlegt sein.
Das Funktionsmodul kann dazu ausgebildet sein, in der technischen Anlage eine komplexe Funktion auszuführen, wie z.B. das kontrollierte Pumpen von Flüssigkeit, das Erhitzen von Wasser und das Aufrechterhalten einer be stimmten Temperatur in einem Tank, das Ausführen einer Filterf unktionalität und dergleichen. Zu diesem Zweck kann das Funktionsmodul beispielsweise Ventile, Tanks, Sensoren und dergleichen als technische Objekte aufwei sen .
Die Regeln und Verschaltungen dienen dabei dem Ablauf bzw. der Durchführung eines oder mehrerer Prozesse in nerhalb des Funktionsmoduls mithilfe der in dem Funkti onsmodul enthaltenen technischen Objekte. Es können bei spielsweise Regeln vorgegeben worden sein, wie die Steu ereinheit (oder Steuereinheiten) des Funktionsmoduls die technischen Objekte steuern soll, beispielsweise in Ab hängigkeit eines gewählten Betriebsmodus.
Die fest in dem Funktionsmodul hinterlegten (automati sierungstechnischen) Verschaltungen dienen dabei der Verknüpfung der einzelnen technischen Objekte miteinan der. Teil der Verschaltungen können beispielsweise Iden tifikationen und Spezifikationen der einzelnen techni schen Objekte sein, die, um miteinander interagieren zu können, den einzelnen technischen Objekten jeweils be kannt sein müssen. Ein Teil einer solchen Verschaltung kann aber beispiels weise auch die Information sein, dass ein Tank mit einer Pumpe verbunden ist, die ein Fluid in den Tank pumpen kann .
Das Funktionsmodul weist zudem eine Kommunikationsein heit auf, die zu einem Datenaustausch mit externen Kom munikationspartner dient. Diese Kommunikationseinheit kann einen Server und einen Client, insbesondere einen OPC UA Server und einen OPC UA Client, umfassen. Alter nativ oder zusätzlich kann die Kommunikationseinheit auch einen Publisher und einen Subscriber bzw. Subskri benten, insbesondere einen OPC UA Publisher und einen OPC UA Subscriber / Subskribenten, umfassen. Publish / Subscribe ist dabei ein weit verbreiteter und bekannter Mechanismus, über den Subskribenten von Publishern In formationen in Form von Nachrichten erhalten.
Eine wesentliche Neuerung gegenüber bekannten Funktions modulen ist die konfigurierbare Logikeinheit. Die Lo gikeinheit kann von einem externen Kommunikations partner, beispielsweise einem übergeordneten Orchestrie rungswerkzeug der technischen Anlage, zusätzliche, vari abel vorgebbare Regeln und Verschaltungen (d.h. dynami sche Regeln und Verschaltungen) empfangen.
Dabei handelt es sich bei den variabel vorgebbaren Re geln und Verschaltungen nicht um eine Parametrierung des Funktionsmoduls, die von einem Projektierungswerkzeug oder von einer Applikation vorgegeben wird.
Die (statischen) Regeln und Verschaltungen betreffen nicht nur die Interoperabilität der einzelnen techni schen Objekte des Funktionsmoduls selbst, sondern auch wenigstens eine Schnittstelle, die das Funktionsmodul aufweist, um eine Interaktion des Funktionsmoduls mit einem oder mehreren weiteren Funktionsmodulen zu ermög lichen. Die Steuereinheit kann in an sich bekannter Wei se computerimplement ierte Funktionsblöcke aufweisen, die die Steuereinheit zur Steuerung der technischen Objekte auf Basis der fest in der Steuereinheit hinterlegten Re geln und Verschaltungen verwenden kann. Diese Funktions blöcke weisen fest vorgegebene Funktionalitäten auf, die nicht veränderbar sind. Die in der Steuereinheit fest hinterlegten Regeln und Verschaltungen beschreiben dabei eine Interaktion der einzelnen Funktionsblöcke unterei nander sowie die Interaktion der Funktionsblöcke mit der oder den Schnittstellen zu weiteren, externen Funktions modulen. Für das Festlegen der Regeln und Verschaltungen kann beispielsweise die integrierte Entwicklungsumgebung für speicherprogrammierbare Steuerungen „Totally In- tegrated Automation Portal" der Firma SIEMENS verwendet worden sein.
Die konfigurierbare Logikeinheit kann computerimplemen tierte Funktionsblöcke aufweisen und dazu ausgebildet sein, auf Basis der empfangenen zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen eine Ergänzung der in der Steuereinheit vorherbestimmten Regeln und Ver schaltungen hinsichtlich einer Interaktion des Funkti onsmoduls mit wenigstens einem weiteren Funktionsmodul auf Basis der computerimplementierten Funktionsblöcke der konfigurierbaren Logikeinheit vorzunehmen. Dabei ist wesentlich, dass die zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen die Struktur der konfigurier baren Logikeinheit des Funktionsmoduls nicht verändern können. Die zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen betreffen ausschließlich das Zusam menwirken der einzelnen Funktionsblöcke der konfigurier baren Logikeinheit hinsichtlich einer Interaktion des Funktionsmoduls mit wenigstens einem weiteren (externen) Funktionsmodul) . Durch die Übermittelung der zusätzlichen, variabel vor- gebbaren Regeln und Verschaltungen an die Logikeinheit kann das Funktionsmodul gezielt und dynamisch an die tatsächliche Verwendung im Rahmen der technischen Anla ge, speziell an die Interaktion mit wenigstens einem weiteren Funktionsmodul angepasst werden.
Die konfigurierbare Logikeinheit ist demnach als ein Be standteil des Funktionsmoduls anzusehen, der dynamisch an verschiedene Einsatzszenar ien des Funktionsmoduls in nerhalb der technischen Anlage angepasst werden kann.
Sie ist als Ergänzung zu den statischen, fest in dem Funktionsmodul hinterlegten Regeln und Verschaltungen anzusehen. Die auf dem Funktionsmodul (bzw. der Steuer einheit) fest hinterlegten Regeln und Verschaltungen sind nicht veränderbar, was speziell hinsichtlich einer Zertifizierung des Funktionsmoduls (z.B. im Pharmabe- reich) von Bedeutung ist.
Die konfigurierbare Logikeinheit umfasst darüber hinaus einen Speicher, in dem die dynamischen (variablen) Re geln und Verschaltungen hinterlegbar sind. Dabei kann ein separater Speicher oder ein Speicher der Steuerein heit als ein gemeinsamer Speicher zum Einsatz kommen.
Die dynamischen Regeln und Verschaltungen können Zustän de von externen, d.h. weiteren Funktionsmodulen neben dem Funktionsmodul miteinbeziehen und in Abhängigkeit dieser Zustände die Interaktion des Funktionsmodul mit weiteren Funktionsmodulen modifizieren (beispielsweise ein Ventil verschließen oder die Pumpleistung einer Pum pe drosseln) . Die dynamischen Regeln und Verschaltungen können demnach Relationen zwischen Zuständen externer Funkt ionsmodule (beispielsweise Zuständen von bestimmten Signalen, die von den externen Funktionsmodulen stammen) und den technischen Objekten (bzw. der oder den Schnitt stellen des Funktionsmoduls) sein. Die Zustände können beispielsweise über Zeigerkonstrukte (Pointer) informa tionstechnisch in der konfigurierbaren Logikeinheit um gesetzt sein .
Durch die konfigurierbare Logikeinheit ist das Funkti onsmodul adaptiv ausgestaltet und kann sich wechselnden Verwendungsbedingungen innerhalb einer technischen Anla ge (oder beim Wechsel in eine andere technische Anlage) effektiv anpassen.
Die Kommunikationseinheit kann vorteilhafterweise dazu ausgebildet und vorgesehen sein, Informationen bezüglich einer Kommunikationseinheit des wenigstens einen weite ren Funktionsmoduls, insbesondere bezüglich einer Netz werkadresse der Kommunikationseinheiten des wenigstens einen weiteren Funktionsmoduls, zu empfangen und in dem Funktionsmodul zu hinterlegen. Diese Informationen kön nen der Kommunikationseinheit des Funktionsmoduls von einem übergeordneten Orchestrierungssystem, beispiels wiese von dem Werkzeug „SIMATIC PCS neo" der Firma SIEMENS, bereitges teilt werden. Es ist auch möglich, dass der Hersteller des Funktionsmoduls die Informatio nen bereits fest in dem Funktionsmodul hinterlegt. Hier zu muss der Hersteller die Informationen bezüglich der Kommunikationseinheit eines anderen Funktionsmoduls al lerdings kennen. Dies kann der Fall sein, wenn das wei tere Funktionsmodul von demselben Hersteller stammt. Al ternativ können die Informationen einem Standardisie rungsprozess entstammen bzw. herstellerneutral beschrie ben sein und damit allen Herstellern frei zugänglich sein .
Die zuvor formulierte Aufgabe wird zudem gelöst durch eine technische Anlage, die eine Mehrzahl von Funktions modulen wie zuvor erläutert umfasst, wobei die Funkti- onsmodule zu einer Interaktion miteinander verbunden sind. Bei der technischen Anlage kann es sich um eine Anlage aus der Prozessindustrie wie beispielsweise eine chemische, pharmazeutische, petrochemische oder eine An lage aus der Nahrungs- und Genussmittelindustrie han deln. Hiermit umfasst sind auch jegliche technischen An lagen aus der Produktionsindustrie, Werke, in denen z.B. Autos oder Güter aller Art produziert werden. Windräder, Solaranlagen oder Kraftwerke zur Energieerzeugung sind ebenso von dem Begriff der technischen Anlage umfasst. Bevorzugt umfasst die technische Anlage ein Konfigurati onssystem, das dazu ausgebildet und vorgesehen ist, der Kommunikationseinheit eines der Funktionsmodule oder mehreren Kommunikationseinheiten einer Mehrzahl von Funktionsmodulen die zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen zu übermitteln. Ein anderer Ausdruck für das Konfigurationssystem ist ein „Orchest rierungssystem". Ein Beispiel für ein solches Konfigura tionssystem ist das Werkzeug „SIMATIC PCS neo" der Firma SIEMENS .
Besonders bevorzugt umfasst die technische Anlage ein Visualisierungssystem, das dazu ausgebildet ist, die zur Steuerung des technischen Objektes oder der technischen Objekte des Funktionsmoduls verwendete Regeln und Ver schaltungen zu visualisieren . Mithilfe einer solchen graphischen Darstellung kann das Funktionsmodul einfach und effizient in die technische Anlage zur Durchführung eines technischen Prozesses integriert bzw. orchestriert werden. Es ist durch das Visualisierungssystem möglich, einen Überblick über die aktuell in dem Funktionsmodul geltenden bzw. aktiven Regeln und Verschaltungen zu er halten und diese ggf. zu ergänzen.
Die zuvor formulierte Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Funktionsmoduls in ei ner technischen Anlage, das Funktionsmodul umfassend: - eines oder mehrere technische Objekte, die zur Durch führung eines technischen Prozesses ausgebildet und vor gesehen sind,
- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Objekte auf Basis von vorherbestimmten Regeln und Ver schaltungen ausgebildet und vorgesehen ist,
- eine Kommunikationseinheit, die zu einem Datenaus tausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist,
- eine Logikeinheit.
Das Verfahren kennzeichnet sich durch die folgenden Schritte : a) Festes Hinterlegen der vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen in der Steuereinheit; b) Übertragen von zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen an die Logikeinheit des Funk tionsmoduls durch einen externen Kommunikationspartner des Funktionsmoduls; c) Ergänzen der in der Steuereinheit hinterlegten, vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen auf Basis der zuvor empfangenen zusätzlichen, variabel vorgebbaren Re geln und Verschaltungen hinsichtlich einer Interaktion des Funktionsmoduls mit wenigstens einem weiteren Funk tionsmodul durch die Logikeinheit; d) Betreiben des Funktionsmoduls auf Basis der ange passten Regeln und Verschaltungen in der technischen An lage.
Bevorzugt erfolgt der Verfahrensschritt b dabei auf Ba sis einer Server-Client Architektur, insbesondere einer OPC UA Server-Client Architektur. Besonders bevorzugt erfolgt der Verfahrensschritt b auf Basis einer Publis- her-Subscriber Architektur, insbesondere einer OPC UA Publisher-Subscriber Architektur . Im Rahmen einer Weiterbildung des zuvor erläuterten Ver fahrens empfängt die Kommunikationseinheit Informationen bezüglich Kommunikationseinheiten des wenigstens einen weiteren Funktionsmoduls, insbesondere bezüglich einer Netzwerkadresse einer Kommunikationseinheiten des we nigstens einen weiteren Funktionsmoduls, und hinterlegt diese in dem Funktionsmodul.
Der Kommunikationspartner, von dem die Kommunikations einheit des Funktionsmoduls die zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen erhält, kann ein Konfigurationssystem sein, das zu ausgebildet ist, der Kommunikationseinheit des Funktionsmoduls und einer Kom munikationseinheit wenigstens eines weiteren Funktions- module zu einer Laufzeit der technischen Anlage zusätz liche, variabel vorgebbare Regeln und Verschaltungen zu übermitteln, wobei das Funktionsmodul und das wenigstens eine weitere Funktionsmodul auf Basis der zuvor fest hinterlegten Regeln und Verschaltungen und auf Basis der zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschal tungen miteinander, und gegebenenfalls mit weiteren Funktionsmodulen, zu einer Laufzeit der technischen An lage interagieren.
Die zur Steuerung des technischen Objektes oder der technischen Objekte des Funktionsmoduls verwendeten Re geln und Verschaltungen können mittels eines Visualisie rungssystems visualisiert werden.
Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanwei sungen zur Implementierung des zuvor beschriebenen Ver fahrens nach Anspruch 14 und durch ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das zuvor beschriebe ne Verfahren auszuführen, nach Anspruch 15. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vor teile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie die se erreicht werden, werden klarer und deutlicher ver ständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
FIG 1 eine technische Anlage in einer schematischen Darstellung;
FIG 2 zwei interagierende Funktionsmodul e einer tech nischen Anlage in einer schematischen Darstel lung; und
FIG 3 drei interagierende Funktionsmodul e einer tech nischen Anlage in einer schematischen Darstel lung .
In FIG 1 ist eine modular aufgebaute technische Anlage 1 dargestellt. Die technische Anlage 1 umfasst ein erstes Funktionsmodul 1, ein zweites Funktionsmodul 3 und ein drittes Funktionsmodul 4 . Außerdem umfasst die techni sche Anlage ein Konfigurationssystem 5.
Jedes Funktionsmodul 2, 3, 4 umfasst (in FIG 1 nicht darge stel1te) technische Objekte, eine oder mehrere Steuereinheiten und eine oder mehrere Kommunikationsein heiten. In der Steuereinheit sind von einem jeweiligen Hersteller der Funktionsmodule 2, 3, 4 Regeln und Ver schaltungen fest hinterlegt, welche die jeweiligen Steu ereinheiten zur Steuerung (und ggf. Regelung) der tech nischen Objekte nutzen, um einen technischen Prozess durchzuführen (beispielsweise ein Rezept zum Erzeugen einer bestimmten Stoffkombination) . Die einzelnen Funktionsmodule 2, 3, 4 sind mittels Ver bindungsleitungen 6, 7, 8 miteinander verbunden, um eine
Interaktion zu ermöglichen. Über diese Verbindungslei tungen 6, 7, 8 können Informationen zwischen den einzel nen Funktionsmodulen 2, 3, 4 ausgetauscht werden. Hierzu kann beispielsweise eine OPC UA Server-Client oder eine Publisher-Subscriber Architektur genutzt werden. Es ist anzumerken, dass weitere Verbindungen zwischen den Funk tionsmodulen 2, 3, 4, die einen Stoff- oder Warentrans port zwischen den einzelnen Funktionsmodulen 2, 3, 4 be treffen, vorhanden sein können. Diese sind aber aus Übersichtlichkeitsgründen in den Figuren nicht darge stellt.
Die Kommunikationseinheiten der Funktionsmodule 2, 3, 4 sind jeweils dazu ausgebildet, Informationen 9, 10, 11 bezüglich der Kommunikationseinheiten der anderen Funk tionsmodule 2, 3, 4 von dem Konfigurationssystem 5 zu empfangen und jeweils in den Funktionsmodulen 2, 3, 4, zu hinterlegen. Bei den Informationen 9, 10, 11 kann es sich beispielsweise um Endpoint/Node-IDs im Falle einer Server-Client Architektur oder um eine Topic-ID im Falle einer Publisher-Subscriber Architektur handeln. Die In formationen 9, 10, 11 können dabei dem Konfigurations system 5 zuvor von den jeweiligen Funktionsmodulen 2, 3,
4 übermittelt worden sein. Es ist auch möglich, dass das Konfigurationssystem 5 die Informationen 9, 10, 11 zuvor anhand einer eindeutigen Kennung des jeweiligen Funkti onsmoduls 2, 3, 4, bei einem jeweiligen Hersteller des
Funktionsmoduls 2, 3, 4 abgefragt hat. Besonders, aber nicht ausschließlich bei relativ einfach strukturierten Funktionsmodulen 2, 3, 4 (die beispielsweise nur eine
Betriebsart aufweisen) ist es auch möglich, dass die einzelnen Funktionsmodulen 2, 3, 4, die Informationen 9,
10, 11 auch im direkten Austausch miteinander (ohne die
Zuhilfenahme des Konfigurationssystems 5) übertragen. Das Konfigurationssystem 5 überträgt zusätzlich variabel vorgebbare Regeln und Verschaltungen an die jeweiligen Funkt ionsmodule 2, 3, 4, die eine Interaktion der Funk- tionsmodule 2, 3, 4 miteinander regeln. Für Details zu solchen Regeln und Verschaltungen sei auf die Beschrei bung der Figuren 2 und 3 verwiesen.
In dem Konfigurationssystem 5 ist ein Visualisierungs system 12 implementiert. Dieses ermittelt aktuelle Zu stände 13, 14, 15 der jeweiligen Funktionsmodule 2, 3, 4 und stellt diese einem Operator oder einem Administrator der technischen Anlage 1 visuell dar. Der Begriff „Zu stand" bedeutet dabei, dass die aktuell in dem Funkti onsmodul 2, 3, 4 geltenden Regeln und Verschaltungen er mittelt werden. Die Visualisierung dieser Zustände bie tet dem Operator/Administrator eine schnell erfassbare und zielführende Übersicht in Bezug auf alle internen und externen Verschaltungen/Regeln/Verriegelungen inner halb der technischen Anlage.
In FIG 2 ist ein erstes Funktionsmodul 16 und ein zwei tes Funktionsmodul 17 dargestellt. Das erste Funktions modul 16 weist ein Ventil 18 und einen ersten Tank 20, das zweite Funktionsmodul 17 eine Pumpe 19 und einen zweiten Tank 21 auf. Wenn im ersten Funktionsmodul 16 das Ventil auf Grund eines Hardware-Fehlers den Ablauf aus dem ersten Tank 20 des ersten Funktionsmoduls 16 verschließt, läuft die in Strömungsrichtung dahinter liegende Pumpe 19 des zweiten Funktionsmoduls 17 Gefahr trockenzulaufen.
Das erste Funktionsmodul 16 weist als Kommunikationsein heit einen OPC UA Server 22 und einen OPC UA Client 23 auf. Analog dazu weist das zweite Funktionsmodul 17 als Kommunikationseinheit einen OPC UA Server 24 und einen OPC UA Client 25 auf (im unteren Bereich von FIG 2 dar- gestellt) . Um eine schnellstmögliche Abschaltung der Pumpe 19 herbeizuführen, ruft der OPC UA Client 25 des zweiten Funktionsmoduls 17 einen Status des Ventils 18 des ersten Funktionsmoduls 16 über eine erste OPC UA Da tenleitung 26 ab und hinterlegt diesen Status in einer konfigurierbaren Logikeinheit 27 des zweiten Funktions moduls 17. In der konfigurierbaren Logikeinheit 27 des zweiten Funktionsmoduls 17 wurde zuvor (beispielsweise von einem übergeordneten Konfigurationssystem wie in FIG 1 dargestellt) die Verschaltung hinterlegt, wonach der Status des Ventils 18 unmittelbar Einfluss auf eine Ver riegelung der Pumpe 19 hat.
In einer konfigurierbaren Logikeinheit 28 des ersten Funktionsmoduls 16 kann analog dazu hinterlegt worden sein, dass das Ventil 18 verriegelt wird, wenn die Pumpe 19 als defekt gemeldet wurde. Hierzu kann der OPC UA Client 23 des ersten Funktionsmoduls 16 über eine zweite OPC UA Datenleitung 29 von dem OPC UA Server 24 des zweiten Funktionsmoduls 17 vornehmen. Damit kann effek tiv verhindert werden, dass unnötiges Material in Rich tung der Pumpe 19 fließt, obwohl das Material aufgrund der defekten Pumpe 19 nicht weiterverarbeitet werden kann .
FIG 3 zeigt eine Erweiterung des Aufbaus aus FIG 2. Zu sätzlich zu dem ersten Funktionsmodul 16 und dem zweiten Funktionsmodul 17 ist ein drittes Funktionsmodul 30 vor gesehen. Dieses ist analog zu dem ersten Funktionsmodul 16 ausgebildet und weist (wenigstens) ein Ventil 31 und einen Tank 32 auf. Sowohl das erste Funktionsmodul 16 als auch das dritte Funktionsmodul 30 sind (fluid- /mat erialtechni sch) mit dem zweiten Funktionsmodul 17, genauer: mit dessen Pumpe 19 verbunden. In der konfigu rierbaren Logikeinheit 27 des zweiten Funktionsmoduls 17 sind daher Abfragen der Status des Ventils 18 und des Ventils 31 hinterlegt. Analog dazu sind in den Logikein heiten 28 des ersten und des dritten Funktionsmoduls 16, 30 Abfragen des Status der Pumpe 19 hinterlegt. Ein Funktionsmodul 2, 3, 4, 16, 17, welches in Abhängig keit eines externen Zustandes beispielsweise eine Ver riegelung einer Leitung vornehmen soll, benötigt zur Laufzeit des Funktionsmoduls 2, 3, 4, 16, 17 bzw. der technischen Anlage 1 alle hierfür notwendigen Zustände. Die abzurufenden Zustandsinformationen können ein Infor mationselement umfassen, welches ein Zeigerkonstrukt auf einen Speicherort der zu verarbeitenden Zustandsinforma tion besitzt. Das Zeigerkonstrukt kann beispielsweise als Pointer-Arithmetik (absolute Adressierung) oder über Referenzierung/Deref erenzierung (symbolische Adressie rung) realisiert werden. Wichtig ist hierbei lediglich, dass keine statische Verschaltung verwendet wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugte Aus- führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wur de, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutz umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17), umfassend,
- eines oder mehrere technische Objekte (18, 19, 20, 21
31, 32) die zur Durchführung eines technischen Prozesses ausgebildet und vorgesehen sind,
- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen
Objekte (18, 19, 20, 2131, 32) auf Basis von vorherbe stimmten Regeln und Verschaltungen ausgebildet und vor gesehen ist, wobei die Regeln und Verschaltungen fest in der Steuereinheit hinterlegt sind,
- eine Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25), die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) eine konfigurierba re Logikeinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit tels der Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) zusätz liche, variabel vorgebbare Regeln und Verschaltungen von einem externen Kommunikationspartner zu empfangen und auf Basis der zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen die in der Steuereinheit vorherbe stimmten Regeln und Verschaltungen hinsichtlich einer Interaktion des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) mit wenigstens einem weiteren Funktionsmodul (2, 3, 4, 16,
17) zu ergänzen.
2. Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) nach Anspruch 1, bei dem die Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) einen
Server, insbesondere einen OPC UA Server (22, 24), und einen Client, insbesondere einen OPC UA Client (23, 25), oder einen Publisher, insbesondere einen OPC UA Publis- her, und einen Subscriber, insbesondere einen OPC UA Subscriber umfasst.
3. Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) nach einem der vo rangegangenen Ansprüche, bei dem die Kommunikationsein heit (22, 23, 24, 25) dazu ausgebildet und vorgesehen ist, Informationen bezüglich einer Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) des wenigstens einen weiteren Funkti onsmoduls (2, 3, 4, 16, 17), insbesondere bezüglich ei ner Netzwerkadresse der Kommunikationseinheiten (22, 23,
24, 25) des wenigstens einen weiteren Funktionsmoduls
(2, 3, 4, 16, 17), zu empfangen und in dem Funktionsmo dul (2, 3, 4, 16, 17) zu hinterlegen.
4. Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) nach einem der vo rangegangenen Ansprüche, bei dem die Steuereinheit com puterimplementierte Funktionsblöcke aufweist, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, zur Steuerung der technischen Objekte (18, 19, 20, 21 31, 32) die compu terimplementierten Funktionsblöcke auf Basis der fest in der Steuereinheit hinterlegten Regeln und Verschaltungen zu verwenden.
5. Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) nach einem der vo rangegangenen Ansprüche, bei dem die konfigurierbare Lo gikeinheit computerimplementierte Funktionsblöcke auf weist und dazu ausgebildet ist, auf Basis der empfange nen zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Ver schaltungen eine Ergänzung der in der Steuereinheit vor herbestimmten Regeln und Verschaltungen hinsichtlich ei ner Interaktion des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) mit wenigstens einem weiteren Funktionsmodul (2, 3, 4,
16, 17) auf Basis der computerimplement ierten Funktions blöcke der konfigurierbaren Logikeinheit vorzunehmen.
6. Technische Anlage (1), umfassend eine Mehrzahl von
Funktionsmodulen (2, 3, 4, 16, 17) gemäß einem der vo rangegangenen Ansprüche, die zu einer Interaktion mitei nander verbunden sind.
7. Technische Anlage (1) nach Anspruch 6, die ein Kon figurationssystem (5) umfasst, das dazu ausgebildet und vorgesehen ist, der Kommunikationseinheit (22, 23, 24,
25) eines der Funktionsmodule (2, 3, 4, 16, 17) oder mehreren Kommunikationseinheiten (22, 23, 24, 25) einer
Mehrzahl von Funktionsmodulen (2, 3, 4, 16, 17) die zu sätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltun gen zu übermitteln.
8. Technische Anlage (1) nach Anspruch 6 oder 7, die ein Visualisierungssystem (12) umfasst, das dazu ausge bildet ist, die zur Steuerung des technischen Objektes oder der technischen Objekte (18, 19, 20, 2131, 32) des
Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) verwendete Regeln und
Verschaltungen zu visualisieren.
9. Verfahren zum Betreiben eines Funktionsmoduls (2,
3, 4, 16, 17) in einer technischen Anlage (1), das Funk tionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) umfassend:
- eines oder mehrere technische Objekte (18, 19, 20, 21
31, 32), die zur Durchführung eines technischen Prozes ses ausgebildet und vorgesehen sind,
- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen
Objekte (18, 19, 20, 21 31, 32) auf Basis von vorherbe stimmten Regeln und Verschaltungen ausgebildet und vor gesehen ist,
- eine Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25), die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist,
- eine konfigurierbare Logikeinheit, das Verfahren umfassend: a) Festes Hinterlegen der vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen in der Steuereinheit, b) Übertragen von zusätzlichen, variabel vorgebbaren
Regeln und Verschaltungen an die konfigurierbare Lo gikeinheit des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) durch einen externen Kommunikationspartner des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17), c) Ergänzen der in der Steuereinheit hinterlegten, vorherbestimmten Regeln und Verschaltungen auf Basis der zuvor empfangenen zusätzlichen, variabel vorgebbaren Re geln und Verschaltungen hinsichtlich einer Interaktion des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) mit wenigstens ei nem weiteren Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) durch die
Logikeinheit, d) Betreiben des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) auf
Basis der angepassten Regeln und Verschaltungen in der technischen Anlage.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Verfahrens schritt b auf Basis einer Server-Client Architektur, insbesondere einer OPC UA Server-Client Architektur, oder einer Publisher-Subscriber Architektur, insbesonde re einer OPC UA Publisher-Subscriber Architektur, er folgt .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) Informa tionen bezüglich Kommunikationseinheiten (22, 23, 24,
25) des wenigstens einen weiteren Funktionsmoduls (2, 3,
4, 16, 17), insbesondere bezüglich einer Netzwerkadresse einer Kommunikationseinheiten (22, 23, 24, 25) des we nigstens einen weiteren Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17), empfängt und in dem Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) hinterlegt .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der Kommunikationspartner, von dem die Kommunikati onseinheit (22, 23, 24, 25) des Funktionsmoduls (2, 3,
4, 16, 17) die zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen erhält, ein Konfigurationssystem (5) ist, das zu ausgebildet ist, der Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) des Funktionsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) und einer Kommunikationseinheit (22, 23, 24, 25) wenigs tens eines weiteren Funktionsmodule (2, 3, 4, 16, 17) zu einer Laufzeit der technischen Anlage zusätzliche, vari- abel vorgebbare Regeln und Verschaltungen zu übermit teln, und bei dem das Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) und das wenigstens eine weitere Funktionsmodul (2, 3, 4, 16, 17) auf Basis der zuvor fest hinterlegten Regeln und Ver schaltungen und auf Basis der zusätzlichen, variabel vorgebbaren Regeln und Verschaltungen miteinander, und gegebenenfalls mit weiteren Funktionsmodulen (2, 3, 4,
16, 17), zu einer Laufzeit der technischen Anlage (1) interagieren.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die zur Steuerung des technischen Objektes oder der technischen Objekte (18, 19, 20, 21 31, 32) des Funkti- onsmoduls (2, 3, 4, 16, 17) verwendeten Regeln und Ver schaltungen mittels eines Visualisierungssystems (12) visualisiert werden.
14. Computerprogramm mit durch einen Computer ausführ- baren Programmcodeanweisungen zur Implementierung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
15. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13 auszu führen .
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