[发明专利]处理模块耦合入模块化技术系统的方法和模块化技术系统

说明书

本发明涉及一种用于将处理模块计算机辅助地耦合到模块化技术系统中的方法。技术系统包括：主机系统，设计为提供至少一个具有实时能力的虚拟机；和至少一个处理模块。其包括：硬件单元，具有至少一个传感器和/或致动器；和连接单元，具有用于借助控制指令驱控硬件单元的通信组件和数据存储器，其中存储有用于提供控制指令的配置数据和控制程序。至少一个处理模块经由其连接单元与主机系统耦合以交换数据报文。执行以下步骤：从数据存储器读取配置数据和控制程序；在主机计算机上实例化虚拟机；将配置数据和控制程序加载到主机计算机上的虚拟机中；执行虚拟机，以至少提供控制指令并将控制指令输送到至少一个处理模块，以驱控硬件单元。

技术领域

本发明涉及一种用于将处理模块计算机辅助地在模块化技术系统中耦合和解耦的方法。本发明还涉及一种存储介质以及模块化技术系统。

背景技术

随着数据处理的集中和中央化，许多计算过程被合并到服务器中，服务器又被安置在数据处理中心的服务器场中。这大大简化了各个服务器的维护，并集中了现场的具体技术。

可编程逻辑控制器(SPS)领域也存在类似的发展。这些设备用于控制或调节机器或设备(通常：技术系统)并以数字基础编程。为了最大限度地减少通常的布线工作，传感器和致动器通过现场总线连接到SPS。

在不久之前，现代系统中的总线系统已被网络所取代或补充。与总线系统相比，网络(例如，以太网)在数据传输时更灵活且更快。然而，这些与可编程逻辑控制器相联系的系统的高可靠性只能在实时系统的环境中实现。实时系统及时响应所有事件，并且处理数据与技术过程“保持同步”。在满足实时条件的软件的情况下，最大传输时间必须是可确定的，并且不得受制于任何不被影响或仅有条件地影响的因素，换句话说：它必须是确定性的。在特定时间间隔内实施一个过程被称为确定性的。

在本发明中考虑的技术系统总体上是实时系统，即，特别是所有相互作用的硬件和软件组件都确定性地进行反应。

从现有技术中已知的虚拟化技术(VT)基本上用于将硬件划分为更小的部分，例如，一个多核处理器，其借助于虚拟化技术分解为只有一个或几个核的虚拟处理器。同样地，可以相应地共享物理上仅存在一次的随机存取存储器，使得每个虚拟处理器获得工作存储器的固定份额。这种划分可以是静态的，但也可以动态地执行，也就是说，在运行期间的分派变化也是允许的。这同样适用于计算机系统中存在的外围设备，例如硬盘，网络连接等。

虚拟处理器、共享的存储器和相关外围设备的系统或集合称为虚拟机(VM)。因此，具有相应资源的物理计算机可以运行或提供几乎任何数量的虚拟机。物理计算机本身称为主机计算机。在虚拟机的运行期间，主机计算机或简称主机本身必须是活动的，特别是如果虚拟机中的硬件没有物理对应物而是仅模拟它的话。例如，从WO2013/064181A1已知在处理器设备上仿真具有实时能力的虚拟网卡。

在模块化技术系统中，也就是在设施或机器中，灵活性尤为重要。这意味着设施或机器的各个模块能被容易地移除或放置在其他地方，以便整个设施或机器可以适应当前产品及其生产过程。这些设施或机器的自动化必须始终考虑到这种灵活性，因此不能像过去那样静态地构造。同样，它们的控制器应该在服务器场或服务器集群中实现。

上述这两个要求的组合对系统或机器的开发提出了很高的要求。到目前为止，无论可编程逻辑控制器被虚拟地还是真实地提供，可编程逻辑控制器都是手动生成的，并且利用与可编程逻辑控制器相关联的模块手动互连，可编程逻辑控制器包括接口和传感器和/或致动器。这具有互连易出错的缺点。另一方面，在服务器集群或服务器场中提供可编程逻辑控制器需要有关IT基础架构的大量知识。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，通过该方法，处理模块可以以更简单的方式集成在模块化技术系统中。本发明的另一个目的是提供相应的模块化技术系统，其允许处理模块在系统中的更容易的耦合或解耦。

这些目的通过根据本发明的方法、存储介质和模块化技术系统来实现。