[发明专利]用于形成模块化结构的整体设备的多个、均具有至少一个过程技术单元的设备模块的集成

说明书

本发明涉及用于形成模块化结构的整体设备的多个设备模块的集成，每个设备模块具有至少一个过程技术单元，所述工程技术单元除了硬件之外还包含控制技术。所述设备模块在空间上布置，并且根据所述整体设备的描述彼此机械连接且电气连接。在所述设备模块之间通过一种或多种通信协议建立至少一条数据联接。所述整体设备的配置被编译并存储在的中央服务器单元上，所述中央服务器单元在数据技术方面联接到所述设备模块。每个设备模块都分配有对所述配置的至少一个访问路径。所述设备模块启动后，每个设备模块都建立通过访问路径与所述配置的连接，通过访问路径针对待被读取的设备模块相应地读取特定的配置数据，并根据读取的配置数据建立与至少一个其他设备模块的通信连接，其中在单个数据对象之间建立链接，并调用服务接口，所述设备模块通过数据点和服务将其相应的功能提供给外部。

技术领域

本发明涉及一种用于形成具有模块化结构的整体设备而集成多个设备模块的系统和方法，每个设备模块具有至少一个过程技术单元。

背景技术

众所周知，当今大多数过程系统都是由中央主计算机控制的，所述主计算机具有数字控制系统(“DCS”数字控制系统)的中央控制技术(ZLT)。所述主计算机通过现场总线系统或直接通过电缆(典型地，4-20mA)连接到系统的所有传感器。所有相关的控制过程都由所述计算机集中控制。但是近年来也需要批量越来越小的新产品。由于基于中央控制概念的生产通常只能缓慢地适配不断变化的产品和生产条件或相关的工艺条件，因此已经开发出一种技术，所述技术可以提供更好的结果，尤其是缩短工程时间和提高生产条件的灵活性。所述技术通过关键字MTP(模块类型包)为人所知，并且涉及可以一再组合在一起的过程单元(模块)、尤其是化学单元的开发。MTP(模块类型包)定义并描述了此类模块的自动化技术的接口和功能，因此最终可以将此类模块集成到更高级别的过程控制级别中。在此，该概念基本上由自主的生产或过程模块组成，每个模块都由小型控制器实现自动化。例如在DE10 2016 201 075 A1中描述了这样的模块。

为了将这样的模块集成到过程控制级别中，可以轻松快速地通过例如MTP软件包将它们连接到中央控制系统，例如如图1所示，这实现了比过去更快更有效的工程设计。为此，在图1中由附图标记1至4标示的每个模块都提供了标准化的服务描述和对象列表。两者均由所谓的交换数据或描述数据描述，通常以标准格式AML(自动化标记语言)来描述，AML是一种中性的，基于XML的数据格式，用于存储和交换系统规划数据，并且作为公开的标准提供，从而确保模块与中央控制系统的平稳连接。在MTP框架中使用的数据中，汇总了将数据集成到过程控制级别所需的所有必要信息。这些模块具有通常设计成可存储编程控制器的控制技术，所述控制技术控制模块以及特别是模块中所包含的硬件，以执行技术过程的功能，并且还与在图1中用附图标记5标示的相应管理系统通信，在模块1至4与中央管理或控制单元5之间的通信6或数据交换通常应用在OPC UA中。众所周知，OPC UA(“开放平台通信统一构架”)描述了工业自动化领域中的通信和M2M通信的一系列规范，所述规范涉及数据以及接口的传输，安全性机制和数据的语义结构，例如测量值，传感器数据，可控变量或控制指令。

中央管理或控制单元编排(orchestriert)自主模块，从而确保相应的产品可以以期望的质量生产，从而除了通讯之外，即过程中的在线通讯之外，还始终通过中央管理或控制单元(ZLT/DCS)对整体设备以及各个模块的配置进行控制。但是市场上需要自主单元相互通信。这需要自主模块分散链接。重要的是既要考虑工程阶段的链接，特别是过程控制级别(PFE)，也要考虑生产期间的在线数据交换。