[發明專利]控制系統和用于運行具有真實的和虛擬控制器的控制系統的方法

有效

• 申請號: 201680054087.8
• 申請日: 2016-08-12
• 公開（公告）號: CN108027603B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 卡爾-約瑟夫·阿姆托爾;吉多·澤格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G05B19/4069
• 分類號: G05B19/4069;G05B17/02;G05B23/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

在執行工業過程時或在運行工業設施或機器時，應當檢測相關數據，而對此不使得用于相關的工業過程或設施或機器的控制器有附加的負荷。對此，本發明提出一種控制系統(1、4、5；1'、4'、5'；1”、4”、5”)，具有：真實控制器(1；1'；1”)，用于控制工業過程、設施或機器；虛擬控制器(4；4'；4”)，用于模擬對工業過程、設施或機器的控制；同步機構，用于使真實控制器(1；1'；1”)與虛擬控制器(4；4'；4”)同步；上級的處理器單元(5；5'；5”)，用于檢測和/或生成關于過程、設施或機器的運行數據和/或狀態數據，其中，運行數據和/或狀態數據以來源于虛擬控制器(4；4'；4”)的數據為基礎。通過詢問來自虛擬控制器(4；4'；4”)的數據，真實控制器(1；1'；1”)沒有附加的負荷。

技術領域

本發明涉及一種控制系統，包括用于控制工業過程、設施或機器的真實控制器和用于模擬對工業過程、設施或機器的控制的虛擬控制器。

背景技術

借助于數控機床和其他的生產機器制造工件時必須滿足不同的要求。首要的是，必須在盡可能短的時間內制造具有限定質量的工件。必須避免例如由于工具或機器組件的磨損、失效或損壞所引起的停機時間。必須避免或至少識別出位于允許制造公差之外的工件并且必要時揀出。

在控制工業設施或工業過程時表現出類似的情況。在此，停止時間導致了高成本進而一定要避免。

為了持續地測量“過程質量”并且及早識別有害趨勢，機器或設施的運行者依靠于對全部類型的過程數據的集成監控和外部監控。在應于控制裝置中能夠直接訪問相關信號的標準問題中，控制器制造商或者機器制造商能夠提供集成的過程數據檢測或過程監控，最終用戶于是在需要時能夠訪問該過程數據檢測或過程監控。

但是，在許多情況下，機器運行者具有特定的需求，即其需要其他的數據和評估，以便在運行時最佳地獲得其生產。此時，機器運行者通過使用并且適當地規劃機器控制器的可配置的功能，在機器控制器上補充自己限定的且規劃的“機器數據檢測”或“運行數據檢測”(MDE/BDE)。根據該規劃，相關的過程數據由機器控制器發送給上級的管理系統，例如MES(生產執行系統)并且在那里被評估。

這種數據檢測使機器控制器加載附加的任務并且通常必須與機器制造商協調，因為必須相對于交付狀態改變控制器的規劃。此外，必須考慮機器/控制器組合的特定的邊界條件。機器運行者幾乎不能夠指望：對于其在質量保證方面的需求在控制器中開放資源。在有任何變化的情況下，機器運行者還承受如下風險：通過隨過程數據檢測帶來的附加負荷降低了機器的生產率，因為此時對于實際的控制任務提供更少的運算能力。

從Kief的“CNC手冊”2013/1014；第四章第五部分“制造模擬”中已知：借助于所謂的虛擬控制器和虛擬機器來模擬控制和機器。

從EP1932618B1中已知借助于照相機觀察機床的工作空間，其中在顯示屏上顯示相片，其中與在機床中真實加工工件時間同步地計算對加工的模擬，并且其中能夠在相片與通過模擬生成的虛擬圖片之間進行切換。

從EP1901149A2中已知用于模擬用于機床處對工件的加工的流程的設備和方法。在此，也借助于PLC控制器和PLC流程模擬裝置共同模擬機床的PLC運動流程。由此，在機床的所有重要方面，尤其在訓練的范圍中和在得出機器繁忙時間時進行機床的逼真模擬是可行的。

從DE202014104791U1中已知用于吹塑成型設備的模擬器，包括：用于真實存在的吹塑成型設備的控制系統，控制系統具有操作單元、設備控制軟件以及至少一個I/O端口；計算機模擬的虛擬吹塑成型設備，其包括行為模塊、視覺化模塊和用于使虛擬吹塑成型設備視覺化的顯示單元；虛擬吹塑成型設備與控制系統之間的經由至少一個I/O端口實現的連接。