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    重庆时时彩百位走势: 信息物理系统中的电部件的运行.pdf

    关 键 词:
    信息 物理 系统 中的 部件 运行
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    摘要
    申请专利号:

    CN201480080153.X

    申请日:

    2014.07.07

    公开号:

    CN106489102A

    公开日:

    2017.03.08

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G05B 19/042申请日:20140707|||公开
    IPC分类号: G05B19/042; G05B19/418 主分类号: G05B19/042
    申请人: 西门子公司
    发明人: 马蒂亚斯·迪尔
    地址: 德国慕尼黑
    优先权:
    专利代理机构: 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240 代理人: 余刚;李慧
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201480080153.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.04.05|||2017.03.08

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明基于如下目的:在信息物理系统(22)中运行电部件(16)。用于将部件(16)与信息物理系统(22)的数据网络(20)耦联的根据本发明提供的适配器设备(36)具有:通讯装置(40),其设计用于从数据网络(20)中接收与部件无关地限定的请求数据(24);解释装置(50),其设计用于根据请求数据(24)确定可借助部件(16)的技术配备来执行的要求(68);衡量装置(52),其设计用于根据部件(16)的运行数据为要求(68)产生包括用于部件(16)的至少一个控制信号(32)的解决可能性(70’);和控制机构(66),其设计用于将解决可能性(70’)的至少一个控制信号(32)输出给部件(16)的控制接口(30)。

    权利要求书

    1.一种用于将电的部件(16)与信息物理系统(22)的数据网络(20)耦联的适配器设备
    (36),所述适配器设备具有:
    -通讯装置(40),所述通讯装置设计用于:从所述数据网络(20)中接收请求数据(24),
    所述请求数据预设所述部件(16)的与所述部件(16)的技术配备无关地描述的运行性能;
    -解释装置(50),所述解释装置设计用于:根据所述请求数据(24)确定能借助所述部件
    (16)的技术配备来执行的要求(68);
    -衡量装置(52),所述衡量装置设计用于:根据所述部件(16)的运行数据为所述要求
    (68)产生预设用于所述部件(16)的至少一个控制信号(32)的解决可能性(70’),所述运行
    数据说明所述部件(16)的运行状态(74)和/或运行极限(72);
    -控制机构(66),所述控制机构设计用于:将所述解决可能性(70’)的至少一个控制信
    号(32)输出给所述部件(16)的控制接口(30)。
    2.根据权利要求1所述的适配器设备(36),其中所述解释装置(50)设计用于:对所述请
    求数据(24)检查所述请求数据对于所述部件(16)的相关性,并且仅针对识别为是相关的请
    求数据(24)产生所述要求(68)。
    3.根据上述权利要求中任一项所述的适配器设备(36),其中所述衡量装置(52)设计用
    于:为所述要求(68)确定多个临时的解决可能性(70),并且将关于下述运行准则中的至少
    一个的相应的排名值与每个解决可能性(70)相关联,所述运行准则为:能量节约(76)、可用
    性(78)、产量、维护(80),并且其中将连接在所述衡量装置(52)下游的判定装置(54)设计用
    于:根据当前的运行准则(76)选择根据所述排名值对于当前的运行准则(76)最佳的解决可
    能性(70’),并且传输给所述控制机构(66)。
    4.根据上述权利要求中任一项所述的适配器设备(36),其中生成装置(56)设计用于:
    经由所述通讯装置(40)将报告数据(26)发送到所述数据网络(20)中,其中所述报告数据
    (26)描述由所述控制机构(66)转化的所述解决可能性(70’)和/或当前输出给所述部件
    (16)的控制信号(32)。
    5.根据上述权利要求中任一项所述的适配器设备(36),其中所述适配器设备(36)的传
    感器接口(64)设计用于:接收与所述部件(16)的运行状态(74)相关的至少一个传感器信号
    (34),并且其中用于确定所述部件(16)的运行时间状态的所述传感器接口(64)设计用于:
    根据至少一个所述传感器信号(34)为所述衡量装置(52)产生描述运行状态(74)的运行数
    据的至少一部分。
    6.一种用于在设备场(12)中运行执行控制和/或制造工序的自动化设施(10),所述自
    动化设施具有:
    -至少一个设置在所述设备场(12)中的电的部件(14,16),用于控制和/或监视工序;
    -中央的控制单元(18),所述控制单经由数据网络(20)与至少一个所述部件(14,16)耦
    联,所述控制单元设计用于:根据跨部件限定的运行策略执行所述工序,并且根据所述运行
    策略经由所述数据网络(20)将与部件无关的请求数据(24)输出给至少一个所述部件(14,
    16);
    其特征在于,由至少一个所述部件(14,16)将所述部件中的至少一个部件(16)经由根
    据上述权利要求中任一项所述的适配器设备(36)耦联到所述数据网络(20)上,并且中央的
    所述控制单元(18)设计用于:根据用于信息物理系统的通讯标准发送所述要求数据(24)。
    7.根据权利要求6所述的自动化设施(10),其中运行策略包括:在下述运行准则中的一
    个方面满足预设的相应的优化准则:能量节约(76)、产量、可用性(78)、维护(80)。
    8.根据权利要求6或7所述的自动化设施(10),其中所述控制单元(18)设计用于:在所
    述优化准则的至少两个之间进行切换。
    9.一种用于运行信息物理系统(22)的数据网络(20)上的电的部件(16)的方法,其中:
    -通讯装置(40)从所述数据网络(20)中接收请求数据(24),所述请求数据预设所述部
    件(16)的与所述部件(16)的技术配备无关地描述的运行性能;
    -解释装置(50)根据所述请求数据(24)产生能通过所述部件(16)的技术配备执行的要
    求(68);
    -衡量装置(52)根据所述部件(16)的运行数据为所述要求(68)确定包括用于所述部件
    (16)的至少一个控制信号(32)的解决可能性(70’),所述运行数据说明所述部件(16)的运
    行状态(74)和/或运行极限(72);
    -控制机构(66),所述控制机构将所述解决可能性(70’)的至少一个控制信号(32)输出
    给所述部件(16)的控制接口(30)。

    说明书

    信息物理系统中的电部件的运行

    技术领域

    本发明涉及一种用于运行信息物理系统的数据网络上的电部件、例如电动马达或
    传感器的方法。此外,本发明涉及一种自动化设施,其包括信息物理系统和电部件,以及涉
    及一种用于将电部件与信息物理系统的数据网络耦联的适配器设备。

    背景技术

    在用于执行控制和/或制造工序的自动化设施、例如酿酒厂中的瓶填充设施或城
    市中的交通灯控制设施的范围内,已知应用在概念工业4.0下已知的信息物理系统。概念工
    业4.0描述如下技术景象,所述景象表现了作为信息物理系统(CPS)的技术解决方案。所述
    解决方案的特征还在于:所参与的、可借助自身的控制软件能自主地运行的部件之间的密
    集的互联和通讯。

    信息物理系统称作信息技术方面的、软件控制的部件与机械的和电子的部件的复
    合装置,所述机械和电子部件经由数据基础设施、即数据网络、例如因特网或内部网来通
    讯。通过将中央控制单元联网来构成信息物理系统,所述中央控制单元在没有关于要控制
    的部件的具体的技术配备的信息的情况下发送涉及部件的运行特性的请求。仅仅要控制的
    部件将请求转换成具体的、由其技术配备预设的运行特性。例如,中央控制单元能预设:对
    下五分钟,在自动化设施中应采取节能的静止状态。该部件相关的请求由每个部件根据其
    技术配备。即根据其技术可行性来转化。例如,能够对天花板照明进行调光,而相反能够降
    低电动马达的转速。

    显著的问题则是从如今广泛应用的经典技术到该信息物理系统的转化。如今经典
    的部件通常中央地通过例如可编程逻辑控制器来控制,所述可编程逻辑控制器的调节回路
    由于合格的工程而具有判定特性,来代替自主的自动配置,如其在CPS的部件的情况下是可
    行的。如今的部件因此根据与信息物理景象不同的其他准则来优化。

    不能够由此出发:即,通过CPS将会暂时地且完全地代替现有的系统,因为这种改
    装是成本密集的并且不是所有供货商都能够以相同的方式调整其产品组合。能够预见具有
    混合情景的长期的过渡阶段,在所述情景中在信息物理系统上也必须运行需要通过可编程
    逻辑控制器经由现场总线进行控制的传统的电部件。

    在此,电动马达可能表现出特殊的问题。经典地,根据有关准则对针对特定的任务
    的电动马达进行设计、选择和安装,有关准则例如是准则VDE 0503(IEC 34-17),其中能够
    确定尺寸数据、运行类型、冷却方法和开机特性。这引起与上级系统连接,即在产生中央控
    制命令时,常规的自动化设施的中央控制单元考虑要控制的部件的技术配备。因此会需要:
    在中央控制单元能够判定:随后要发送何种控制命令之前,为了通过中央控制单元产生控
    制命令,首先由要控制的电部件将其能量消耗、转速信号、温度信号、调节信号和/或?;ご?br />发器的状态传输给中央控制单元。在此,关于应用的认知例如在于马达的选择、线缆的设计
    和布设、供电装置的尺寸设计和控制系统的参数化、编程。

    相反,在CPS的情况中必须由此出发,即,现有的经典设计的马达面临新的要求,因
    为在CPS中,中央控制单元产生与部件无关的请求数据,所述请求数据也与各个部件的当前
    的运行状态无关地形成。该请求一方面必须能够由要控制的部件来解释,另一方面,必须避
    免与原始设计、例如最大转速或最大可行的冷却功率冲突。例如,能够引起:电动马达的运
    行类型应根据请求数据来运行,所述电动马达原始不针对所述请求数据来设计,例如通常
    的启动/停止来代替持续运行。由此,结果将会是电动马达的不允许的加热和/或提高的磨
    损。在混合情景中,丧失了对于符合实际情况的运行的至今明确分配的职责。

    发明内容

    本发明所基于的目的是:在信息物理系统中运行电部件。

    所述目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求的特征得到本发明
    的有利的改进形式。

    该问题通过硬件和软件设备形式的适配套组来实现,所述适配套组用作为在一方
    面经典的、依靠中央调节装置的部分和另一方面信息物理系统之间的联接环节。该适配设
    备的基本结构如下。

    通讯装置设计用于:从信息物理系统的数据网络中接收请求数据,所述请求数据
    预设设备的与部件的技术配备无关地描述的运行性能;即例如对于下五分钟节约能量的请
    求。解释装置设计用于:根据请求数据确定能借助部件的技术配备来执行的要求,即例如当
    部件具有这种电动马达时,降低部件的电动马达的电功率消耗。如已经详述的那样,但是如
    果由此例促使电动马达磨损的话,那么这不总是有利的。衡量装置设计用于:根据部件的运
    行数据为要求产生解决可能性,其中所述运行数据说明部件的运行状态和/或运行极限。这
    种解决可能性预设用于部件的至少一个控制信号。例如,该解决可能性在一个实例中能包
    括用于降低电动马达的转速的控制信号,代替将其完全地停止。最后,控制机构设计用于:
    将解决可能性的至少一个控制信号输出给部件的控制接口?;谎灾?,控制机构从部件的观
    点来看例如取代经典的设备控制装置的可编程逻辑控制器(SPS)。借助适配设备,还是经由
    数据网络能够控制电部件,如信息物理系统的系统自身的部件,因为适配器设备的通讯装
    置提供通讯接口,如其也具有信息物理系统的系统自身的部件。

    通过根据本发明的适配设备得到如下优点:根据与部件无关的请求数据,为所请
    求的运行性能的部件特定的转化实现电部件的自动的配置,其中CPS的中央控制单元将所
    述请求数据经由数据网络发送。借此,不针对信息物理系统设计的电部件也能够在没有磨
    损或运行安全风险的情况下在信息物理系统处运行。

    通过根据本发明的适配器设备的运行,得到根据本发明的方法。通讯装置从网络
    接收请求数据,从所述请求数据中通过解释装置产生考虑部件的技术配备的要求。将要求
    在本发明的范围内尤其能够理解为数据组,所述数据组将具体的部件部分与请求相关联。
    例如,请求能够涉及能量消耗(“降低能量消耗”)、产量(“提高生产速率或加工速率”)或可
    用性(“将最大反应时间设定到数值x上”)。通过解释装置从中产生对于特定部件部分、例如
    电动马达或照明装置或传感器的要求。通过解释装置因此能够参考请求例如对电动马达或
    灯或测量电路进行验证或关联。部件通过衡量装置根据部件的运行数据通过如下方式来得
    出部件部分现在如何转化要求,即通过所述衡量装置得出用于转化要求的解决可能性。衡
    量装置因此例如能够考虑部件的已经存在的切换频繁性或磨损状态或当前的温度,并且随
    后在考虑运行数据的情况下通过相应的控制信号转化要求(例如功率降低或小的要求时
    间),所述控制信号共同形成解决可能性??刂苹褂谑墙饩隹赡苄缘闹辽僖桓隹刂菩藕?br />输出给部件的控制接口,例如用于灯或测量电路的控制电路或电动马达的逆变器。

    通过将一个实施方式的根据本发明的适配器设备集成到自动化设施中,得到一个
    实施方式的根据本发明的自动化设施,借助所述自动化设施能够在设施场中执行控制和/
    或制造工序。用设施场表示如下场地,在所述场地中设置用于控制和/或监视工序的部件,
    即执行器和传感器。部件经由数据网络与中央控制单元耦联,所述中央控制单元设计用于:
    根据跨部件限定的运行策略执行所述工序。所述运行策略优选包括在下述运行准则中的一
    个的优化准则:能量节约、可用性、产量或维护。也能够提出:控制单元设计用于:在优化准
    则的至少两个之间进行切换,即切换运行准则。相应的优化准则尤其能够预设最小化(能量
    消耗、磨损)或最大化(产量、可用性),其中也能够预设预先限定的、包括极端值的公差范
    围。

    为了针对给定的运行策略满足在所选择的运行准则的方面的优化准则,在信息物
    理系统中仅提出:中央控制单元根据运行策略产生相应的与部件无关的请求数据,并且经
    由数据网络发动给设施场中的至少一个部件。因此,与在常规的自动化设施中不同,中央控
    制单元不考虑部件的相应的技术配备。

    在根据本发明的自动化设施中还有利地确保:然而一个不针对信息物理系统中的
    运行设计的电部件也将所述与部件无关的请求数据转换成对应于运行准则的运行性能,即
    例如降低其能量消耗或调整其相应特性或其可用性。

    根据本发明的适配器设备的一个有利的改进形式提出:解释装置设计用于:对来
    自数据网络中的请求数据检查其对于部件的相关性,并且仅针对识别为相关的请求数据产
    生要求。在此,解释装置与存储器耦联,在所述存储器中存储映射规定。通过映射规定能够
    预设部件标识与部件的部件部分的关联,所述部件标识能够包含在要求数据中。如果例如
    经由数据网络接收要求,即降低马达的功率消耗,并且部件为鼓风机,那么能够通过解释装
    置识别:请求是相关的,因为鼓风机具有电动马达。

    第二优点是:均衡装置为要求确定多个临时的解决可能性,而并不是唯一的解决
    可能性。在此,将关于下述运行准则的至少一个的相应的排名值与每个解决可能性相关联,
    所述运行准则为:能量节约、可用性、产量、维护。将维护在此能够理解为部件的小的磨损。
    可用性涉及部件的反应时间和/或动态。为了现在能从多个临时的解决可能性中选择出其
    中一个,设有判定装置,所述判定装置设置或连接在衡量装置下游,所述判定装置设计用
    于:根据当前的运行准则选择根据排名值对于当前的运行准则最佳的解决可能性,并且传
    输给控制机构。如果例如部件已经严重磨损,那么能够将维护提出作为运行准则。于是相应
    地,选择最为?;ば缘慕饩隹赡苄?。在最大允许的运行温度附近运行的部件例如能够将能
    量节约提出作为运行准则,并且随后转换相应的最节约能量的解决可能性。

    通过判定装置有利地导致电部件的自我?;?。

    尤其有利的是:适配器设备是能双向通讯的。对此,根据一个实施方式,生成装置
    设计用于:经由通讯装置将报告数据发送到数据网络中,其中所述报告数据描述了部件的
    状态。报告数据例如描述由控制机构转化的解决可能性和/或当前输出给部件的控制信号。
    换言之,将包含在接近可行性中的应答和/或限制输出给中央控制单元。限制例如能够说
    明:出于热学理由仅能够首先地转化能量节约。通过生成装置得到的优点是:中央控制单元
    能够监视其运行策略的转化。

    根据一个实施方式提出将请求尤其灵活地匹配于电部件,其中传感器接口设计用
    于:接收与部件的运行状态相关的至少一个传感器信号。所述传感器信号由监视装置使用
    以确定部件的运行时间状态。监视装置设计用于:根据至少一个传感器信号产生由衡量装
    置使用的运行数据的至少一部分,使得根据所述运行数据确定解决可能性。

    关于已经提出的根据本发明的方法,该方法的具有已经在根据本发明的适配器设
    备的改进形式的上下文中描述的特征的改进形式也属于本发明。出于该理由,在此,不对根
    据本发明的方法的相应的改进形式进行描述。

    附图说明

    下面描述本发明的一个实施例。对此示出:

    图1示出根据本发明的自动化设施的一个实施方式的示意图,

    图2示出适配器设备的一个实施方式的示意图,如其能够在图1的自动化设施中提
    供的那样,

    图3示出用于运行图2的适配器设备的信号流图,

    图4示出根据本发明的方法的一个实施方式的流程图,所述方法例如能够通过图2
    的适配器设备来执行。

    具体实施方式

    下面阐述的实施例为本发明的优选的实施方式。但是,在该实施例中,本发明的实
    施方式的所描述的部件分别为本发明的各个可彼此独立考虑的特征,所述特征也彼此独立
    地改进本发明进而也能够单独地或以所示出的组合不同的组合视作为是本发明的组成部
    分。此外,所描述的实施方式也能够通过本发明的已经描述的特征的其他的特征来补充。

    图1示出自动化设施10,其中例如涉及用于注塑部件的制造设施或用于例如用于
    在核电厂或火电厂中获取能量的工序的控制设施、或者用于交通灯系统的控制设施。

    自动化设施10能够具有设施场或简称场12,其中能够设置有用于控制和/或监视
    设施10的工序的部件14、16。设施场12例如能够涉及制造车间或具有多个制造车间的建筑
    物、或在交通灯控制设施的情况也能够涉及城区。部件14、16能够分别是执行器和/或传感
    器。例如,其能够分别是可控制的阀或交通灯或注塑自动装置或流水线或传送带或电动马
    达。

    为了协调部件14、16的运行并且由此在场12中执行工序,在设施10中能够提供中
    央控制单元18,其例如能够为中央计算机??刂频ピ?8能够经由数据网络20与部件14、16连
    接,所述数据网络用于交换控制数据和状态数据??刂仆?0也能够完全地或部分地无线
    地设计,并且提出例如经由WLAN(无线局域网)或也经由移动无线连接、例如UMTS或LTE进行
    数据传输。有线连接的传输例如能够借助于标准以太网来实现。数据传输例如能够借助于
    因特网协议(IP)来协调。

    中央控制单元18和部件14之间的数据交换在此能够基于根据CPS(信息物理系统)
    的通讯协议来进行??刂频ピ?8和部件14因此经由数据网络20耦联至信息物理系统或简称
    CPS 22。部件14对此设计有自身的(未示出的)智能装置或控制单元,其实现相应部件14的
    自主运行,并且在此将运行性能适应于控制单元18的请求。

    部件16能够如下以无关系统的方式设计,使得所述部件不能够解释来自中央控制
    单元18的请求数据24。此外,能够可行的是:部件16不能够根据CPS 22的通讯协议产生报告
    数据26。

    为了进一步阐述而假设:部件16包括电动马达28和用于运行电动马达28的逆变器
    30。逆变器30为部件30的控制接口。因此,为了运行部件16而需要:产生用于控制逆变器30
    的控制信号32,并且将设置在逆变器30和/或电动马达28中的传感器的传感器数据34映射
    成请求数据24或报告数据26。对此,部件16经由适配器设备36耦联到数据网络20上。适配器
    设备能够构成为适配器套组AK,即具有自身的壳体和电的插接输入端和插接输出端的适配
    器???。

    为了进一步阐述还假设:将部件16与电动马达28装入用于通风任务的工业设施
    中。对此,在构造设施10时,例如在例如对应于运行类型S1、例如根据国际标准IEC 60034-1
    或者IEC 34-17的持续时间期间设置马达28、其?;?、布线和维护。

    通常列出的、转变为信息物理系统、如系统22的益处是通过有针对性地切断不需
    要的机组设备得到的能量节约,所述能量节约在基于可编程逻辑控制器的技术中在没有明
    确的规划的情况下是很少可行的。在该情况下,CPS 22例如经过几个小时总是再次通知自
    动化设施10的子系统,即部件14、16:不需要对有关的车间通风几分钟。于是,电动马达28也
    能够对其作出反应。对此,适配器设备36能够为部件16解释请求数据24,并且在需要时产生
    所属的控制信号32,其中所述请求数据能够包含用于节约能量的命令。

    对于适配器设备36的功能在下文参考图2、图3和图4。

    图2示出适配器设备36的电路结构或硬件。适配器设备36能够具有用于部件16、即
    马达的物理接口,所述接口在此称作为部件接口38。部件接口38能够对应于具有例如利用
    可编程逻辑控制器的中央调节的安装装置的接口,即例如对应于用于Profinet总线的总线
    端子。部件接口38能够包括信号线路并且还有能量供应线路。另一物理接口是用于与CPS
    22的数据网络20的数据交换的通讯接口40。对此,能够以所描述的方式提供用于以太网、
    WLAN或LTE或还有其组合的通讯接口40。供电接口42能够设置用于对适配器设备36和/或部
    件16的能量供应,其中在此能够提出选择多种提议以利用CPS的其他的可能性,例如不同的
    汇流排,所述汇流排中的每个能够具有不同的电压层级;或者用于无中断的供电USV的连接
    可能性。对此,供电接口42也能够包含或者具有例如用于变换电压和/或缓存能量的开关设
    备。最后,适配器设备36能够具有技术接口44,借助所述技术接口能够配置和维护适配器设
    备36的运行性能。适配器设备36能够通过微控制器或中央处理器或通常处理器装置44来控
    制,所述微控制器或中央处理器或通常处理器装置能够经由技术接口44来配置。此外,处理
    器装置46例如也能够具有模数转换器和/或数模转换器,以便实现模拟信号和需要用于处
    理的数字数据之间的变换。处理器装置46也能够包括用于适配器设备36的操作软件的存取
    可能性。

    因此,适配器设备36取代常规的、可经由现场总线联接到部件16上的现场控制装
    置,如其在现有技术中例如借助可编程逻辑控制器来实现。经由部件接口38能够与部件16
    交换涉及能量、转速信号、温度信号、调节信号和/或?;ごシ⒌男畔?。经由接口38、42能够
    从能量供应网络48到部件16的能量分布并且(在可能的再生的运行中)返回到供电网络48
    中。

    下面,根据图3描述适配器设备36的工作方式。通过处理器装置46能够提供例如程
    序??樾问降娜缦履?椋航馐湍??0、衡量???2、判定???4和指令生成???6。此外,能
    够提供数据存储器或数据库或通常的认知基础,例如,应用认知基础58、运行时间状态认知
    基础60和/或工程认知基础62。部件接口38能够具有测量数据接口64和控制机构66。

    通过处理器装置46执行运行时系统、即控制循环或监控循环,在所述运行时系统
    中通过相应的、同名的???0、52、54、56处理解释、衡量、判定和指令生成的步骤。处理外部
    的要求通过请求CPS 22、即请求数据24来触发。

    到CPS 22的接口通过通讯接口40形成,所述通讯接口能够提供基础功能、如发送/
    接收、数据缓存、格式变换和安全功能、即例如VPN(虚拟专用网络)、HTTPS(安全超文本传输
    协议)和/或加密。

    测量数据接口64通过直接应用例如电动马达28的传感器信号34评估出可用的信
    息,它们对于该应用应当是有意义的,即例如马达电流的指纹,以便获得例如绕组和/或炭
    刷的状态的结论,或者用于评估例如马达或通常部件16的热平衡,或者确定转数信号波动,
    以便识别出不平衡或轴承损坏。

    通过存储和转换针对CPS 22的要求产生的、用于转换的解决可能性、即一个或多
    个控制信号的方式,控制机构38能够取代如在现有技术中远程经由现场总线实现是经典控
    制,所述控制信号例如是控制信号“接通”、“将转速值设定于“X”、“在超过120摄氏度的温度
    下切断”。此外,控制机构38能够承??刂浦噶钌?6,以便根据经由工程接口44或通过中
    央控制单元18预设的通讯方式或通讯模式来连续地将准模拟的状态报文(“65.3摄氏度”、
    “65.3摄氏度”、“65.6摄氏度”……)或者事件相关的“Delta报文”(“将温度提高0.3摄氏度
    到65.6摄氏度”)发送给CPS 22。

    解释50接受来自通讯接口40的引入的请求并且能够在对于控制部件16的相关性
    方面评估该请求。如果例如为关于部件16的、例如在实例中描述的电动马达28的主题(在
    此,开关过程、能量消耗、典型的应用能够是相关的),那么解释50能够判定:请求数据24是
    与部件16相关的数据。

    通过解释50,也能够执行文本确定,即例如能够检查:发送器是否是相关的,要求
    是否匹配于设施状态,并且要求是否介入到与CPS的其他的通知和/或诊断的序列中。例如,
    能够检查:请求是否完全设计如下制造车间,在所述制造车间中安装部件16。仅用于该制造
    车间的请求数据是相关的。

    如果通过解释50识别部件16的相关性,那么能够推导用于部件16的要求,即例如
    电动马达28的要求。例如,能够从为了节约能量而需要的请求数据24中产生具体的要求,所
    述要求说明:电动马达28应当以低功率运行例如五分钟。

    为了从与部件无关的请求中产生要求,能够设有应用认知基础58,在所述应用认
    知基础中例如能够存储:何种类型的请求数据、何种术语或名称或何种发送器对于部件16
    是相关的,并且发送器的哪些请求、即例如控制单元18的哪些请求对应于那些技术配设元
    素或其控制参数。由此能够借助于来自应用认知基础58的相应的映射规定,将例如该实例
    中的概念“风扇”也与马达28相关联。刚好如此,当能量节约控制器作为中央控制单元18处
    于与部件16相同的设施场12中时,概念“能量节约控制器”能够是有效的发送器?!澳芰拷?br />约”相应地能够转换成用于切断或降低转速的要求。

    衡量52能够将所表达的要求与现有的部件16的真实性相比较,例如所述部件的设
    计(在实例持久运行S1中)、部件16的效率特征曲线、装入情况,所述装入情况例如能够通过
    受限制的散热来给定,或者薄弱设计尺寸的电流供应装置/电保险装置。如果可以解决要求
    68,能够通过衡量52能够确定一个或多个解决可能性70。因此,能够为电动马达28例如实现
    通过切断、空转运行或降低转速来满足节约五分钟能量的要求。

    这是三种必须在其之间抉择的解决可能性。解决可能性能够在考虑当前的运行时
    情况的条件下在不同的运行准则方面进行评估。运行时情况例如能够为超出所提出的正常
    温度的当前的马达和环境温度。运行准则例如能够是:节约能量和/或可用性和/或效能和/
    或维护最小化(?;?。因此,例如在运行准则方面,切断与降低相比被评估为更加节约能
    量。但是对此,切断和再启动在维护最小化方面与仅降低转速相比被评估为更差。因此,通
    过衡量52根据不同的目的或运行准则对每个解决可能性区分优先次序,使得在每个运行准
    则方面形成解决可能性的相应的优先级排序。为了确定解决可能性并且将其在运行准则方
    面进行评估和排序,能够使用工程认知基础62和运行时间状态认知基础60。

    当存储安装情况和能量供应、例如目录数据、显著的偏差、如替代部件或维修、布
    线的特点和/或保险和装入情况时,工程认知基础62能够描述真实的部件16、即例如真实的
    马达28。

    运行时间认知基础60能够提供当前的运行数据、其存档文件、推导出的特征码和
    维护状态和/或磨损余量(例如运行小时或旋转的剩余数量)?;诤饬?2的解决方案70,能
    够得出关于所选择的替代方面的判定54。

    因此,工程认知基础62提供与部件16的运行极限72相关的运行数据。因此,运行时
    间状态认知基础60能够提供为衡量52提供与运行状态74相关的运行数据。在此,根据运行
    数据能够借助不同的目标特定的优先级排序来发现在该范围内最佳的解决方案,所述优先
    级排序分别与运行准则相关。例如能够做出判定如下:一个解决方案对于可用性和维护最
    小化为最佳的替选方案、但对于能量节约仅能够是次佳的解决方案。在此,判定54能够根据
    确定的运行准则、即例如能量节约进行,或者交替地、根据例如由CPS 22确定的运行准则来
    进行。所选择的解决可能性于是作为要执行的解决可能性70’输出。

    下面,根据图4,针对开始描述的实例再次描述用于从请求数据24中确定解决可能
    性70’的方法,其中请求数据24例如能够包含要求:“节约能量五分钟!”,如这能够通过该解
    释50在步骤S10中确定那样。在步骤S12中,能够将衡量确定作为解决方案70:切断、空转、降
    低转速。在步骤S14中,能够评估解决可能性70,并且对此使用出自运行时间状态认知基础
    60中的运行时条件,即运行数据74。例如能够得出:在过去、例如在最后几小时或最后十小
    时已经观察到强烈经常出现切断,使得解决可能性“切断”在运行准则“维护”方面与例如空
    转相比被评估为更差。根据边界条件,如通过运行数据72限定的边界条件,降低转速能够得
    出:存在差的效率,这在运行准则“能量节约”方面能够相应地被评估。关于空转,能够得出:
    由于当前的温度,会需要充分地冷却部件16,使得在此相应地评估磨损方面(运行准则保
    护))。

    由此,在步骤S16中能够根据不同的运行准则76、78、80来进行优先级排序。例如,
    运行准则76能够涉及能量节约,运行准则78涉及可用性并且运行准则80涉及维护最小化。
    相应地,以不同的排序82、84、86来排列解决可能性70’,其在图4中是停止、空转和降低的转
    速。

    在步骤S18中现在能够通过判定54来得出:当前应遵循何种运行准则。在该实例
    中,运行准则应遵循能量解决(76),使得将解决可能性的排序82作为基础并且从中得出:最
    佳的解决方案是切断部件16。该选择出的解决可能性70’转发给指令生成56。

    基于所选择的解决可能性70’,促使指令生成56产生用于控制机构66的指令并且
    必要时触发至CPS 22的相应的通讯,例如通过产生应答报文来应答或者涉及限制的通知
    (“节约能量能够出于热学理由仅限制地进行”)。这是如下报告数据26,所述报告数据由适
    配器设备36经由数据网络20发送到CPS 22中。指令生成56也能够对运行时间状态认知基础
    60设有当前数据,即将当前数据存储在该处,以便为未来的判定支持运行的全面的评估。

    于是,控制机构66根据控制指令产生控制信号32,所述控制指令由指令生成56根
    据所选择的解决可能性70’来产生。

    处理内部要求(例如温度值的准模拟的典型的传输)同样能够通过控制机构66来
    推动,其中对此,传输能够根据CPS 22对适配器设备36的要求来推动,其中在此,相应的请
    求数据24又能够借助于应用认知基础58来解释。

    认知基础58和62能够在部件16和适配器设备36的运行时间运行之前被提供数据,
    应用认知基础58在此根据CPS 22的规格、即例如通过设施集成器或总系统负责装置来被提
    供数据。工程认知基础62能够根据相应部件的情况来填充,即例如由负责的电气技术人员
    来填充。

    因此,适配器设备36整体上能够在该实例中在利用应用认知基础58的情况下识
    别:用开始描述的、含“填充”和“车间的”请求表示适配器设备36或部件16。在此,逻辑上也
    能够谈及其他的子系统、例如部件14中的一个或多个,因为独立地实现请求部件。此外,能
    够通过适配器设备36识别:应当采用切断作为状态。随后检查:相反是否谈及其他条件,例
    如马达和线路的不允许的加热。因为根据S1设计的马达最初不针对频繁的再启动设计和安
    装,所以在运行类型S2(短时运行)中的使用能够引起过热。这能够在运行时间状态认知基
    础60中调用,或者相反,工程认知基础62中的维护标注中的条件能够表示:由于例如马达的
    启动电容故障而在任何情况下都不应切断。如果切断可用,那么能够根据应用认知基础58
    还生成对相邻的子系统的请求:所述子系统是否在相同的时间点必须再次驱动,如果是的
    话,子系统能够使在通风的情况下不临界的、以几秒累进的再启动相协调,以便在能量供给
    中不产生负荷峰值。于是,对此也不需要通过控制单元18进行中央控制。

    通过提供适配器设备36,实现用于在CPS 22的数理逻辑复杂的世界和电动马达28
    或普遍的为部件16的尽可能不含数理逻辑的通讯可能性之间的转换的新型的方案,所述部
    件依赖于控制装置的控制信号32。

    接口的内容方面的设计、即适配器设备36的工程设计能够通过设施本地的人员来
    进行,使得适配器设备36能够极其灵活地使用,并且能够短期地集成。仅需要用于构成用于
    进行接收的CPS 22的配置的知识载体、即例如设施10的IT负责者,以及用于有问题的部件
    16、即例如马达28的知识载体,和其安装,即例如设施电气技术人员。该操作人员于是例如
    能够在操作装置上执行适配器设备36的工程设计并且经由工程接口44将所选择的配置存
    储在适配器设备36中。因此,对于在设施中的后续实施(如其在对设备现代化时能够出现)、
    也或者其用于工业4.0类型的协同应用的训练、例如能量节约和/或资源?;な怯绕溆欣?br />的。

    还有利的是:在同时考虑部件16的当前的运行条件的情况下,根据交替的运行准
    则76、78、80进行的判定的简单的可能性。

    整体上指出如下实例,为了联接到信息物理系统中,如何能够通过本发明提供用
    于电动马达的适配套组。

    附图标记列表

    10 自动化设施

    12 设施场

    14 CPS部件

    16 经典的部件

    18 中央的控制单元

    20 数据网络

    22 信息物理系统(CPS)

    24 请求数据

    26 报告数据

    28 电动马达

    30 逆变器

    32 控制信号

    34 传感器信号

    36 适配器设备

    38 部件接口

    40 通讯接口

    42 供电接口

    44 工程接口

    46 处理器装置

    48 供电网络

    50 解释

    52 衡量

    54 判定

    56 指令生成

    58 应用认知基础

    60 运行时间状态认知基础

    62 工程认知基础

    64 测量数据接口

    66 控制机构

    68 要求

    70 解决可能性

    70' 选择出的解决可能性

    72 运行极限

    74 运行状态

    76,78,80 运行准则

    82,84,86 优先权排序

    AK 适配器套组

    S10,S12,

    S14,S16,S18 方法步骤

    关于本文
    本文标题:信息物理系统中的电部件的运行.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-6004570.html
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