DE19781804B4 - Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung - Google Patents

Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung Download PDF

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    • G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung, enthaltend:
ein erstes Kommunikationsnetzwerk (120), das ein erstes Kommunikationsprotokoll benutzt;
eine Echtzeit-Vorrichtungssteuereinrichtung (110), die mit dem ersten Kommunikationsnetzwerk (120) verbunden ist, welche Echtzeit-Vorrichtungssteuereinrichtung (110) einen digitalen Prozessor enthält, auf dem ein erstes Betriebssystem abläuft, sowie Prozesssteuersoftware, wobei eine Hardware (130) und das Betriebssystem der Echtzeit-Vorrichtungssteuereinrichtung (110) das Ablaufen der Prozesssteuersoftware nur in einem Echtzeit-Modus ermöglichen;
ein zweites Kommunikationsnetzwerk (310), das ein zweites Kommunikationsprotokoll benutzt, welches zweite Kommunikationsnetzwerk (120) mit dem ersten Kommunikationsnetzwerk (310) durch eine Kommunikationsverbindung verbunden ist; und
eine Simulationseinheit (305), die mit dem zweiten Kommunikationsnetzwerk (310) verbunden ist, welche Simulationseinheit (305) einen digitalen Prozessor enthält, der ein zweites Betriebssystem und eine Version der Prozesssteuersoftware ablaufen lässt, die auf einen anderen Host umgesetzt wurde, so dass sie in Verbindung mit dem zweiten Betriebssystem abläuft.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prozesssteuersystem, bzw. eine Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung.
  • Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der industriellen Steuerung und insbesondere eine Vorrichtung für den Betrieb von Steuersoftware, die zum Betrieb auf einer Prozesssteuereinrichtung entwickelt wurde, die ein proprietäres Echtzeit-Betriebssystem innerhalb eines nicht proprietären Betriebssystems hat, so dass die Steuersoftware in einer Nicht-Echtzeit-Umgebung getestet und modifiziert werden kann.
  • Wie 1 zeigt, umfaßt ein typisches industrielles Steuersystem 100 eine Anlage 105, mindestens eine Vorrichtungssteuereinrichtung 110, eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (MMI) 115 und ein proprietäres Kommunikationsnetzwerk 120, das die verschiedenen Elemente des Steuersystems verbindet. (Nachfolgend wird der Begriff Datenhighway verwendet, um das proprietäre Kommunikationsnetzwerk 120 zu bezeichnen, um es so von einem offenen oder nicht proprietären Computernetzwerk zu unterscheiden, wie z. B. einem Ethernet, auf dem TCP/IP-Protokolle ablaufen). Die Anlage 105 besteht aus den tatsächlichen Maschinen und/oder Vorrichtungen, die das industrielle System bilden, das überwacht und gesteuert wird. Die Vorrichtungssteuereinrichtung 110 ist eine Kombination aus Steuersoftware 125, die innerhalb eines proprietären Echtzeit-gebundenen Betriebssystems abläuft, und Hardwareelementen 130, die zusammen die Steuerung einer Anlagenvorrichtung oder Maschine verwirklichen. Die MMI 115 schafft eine Bedienungsschnittstelle, durch welche die Anlagenbedingungen und insbesondere die Vorrichtungssteuereinrichtung 110 überwacht und/oder gesteuert werden können.
  • Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Gestaltung der industriellen Anlagensteuerung weiß, dass eine Betriebsanlage 105 typischerweise eine große Anzahl von verschiedenen Vorrichtungen (Maschinen) enthält und dass viele dieser Vorrichtungen ihre eigene Vorrichtungssteuereinrichtung haben. Ferner versteht es sich, dass eine Software 125 einer Vorrichtungssteuereinrichtung 110 und Hardwareelemente 130 so gestaltet sind, dass sie eine bestimmte Vorrichtung überwachen und steuern (beispielsweise einen Motor oder einen Verdampfer) und auf Echtzeit-Betriebsabläufe beschränkt sind. Das heißt, dass die Vorrichtungssteuereinrichtung, da ein Softwareelement 125 der Vorrichtungssteuereinrichtung so gestaltet ist, dass sie eine bestimmte Maschine über ihr Hardwareelement 130 überwacht und steuert, auf zwei Betriebsarten beschränkt ist: Aus und Echtzeit.
  • Um entweder einen Teil oder die gesamte Steuerung einer Industrieanlage zu testen und zu entwickeln und auch um Einzelpersonen zum Bedienen dieser Anlagen zu trainieren, ist es oftmals erforderlich, dass man die Möglichkeit hat, (1) die Konfiguration einer Anlage beliebig einzustellen, (2) die Steuervorgänge einer Anlage mit einer Geschwindigkeit ablaufen zu lassen, die schneller oder langsamer als Echtzeit ist, und (3) eine gegebene Steuerkonfiguration wiederholt ablaufen zu lassen. Anlagensimulationstechniken wurden entwickelt, um diese Fähigkeiten zu schaffen, ohne den Betrieb einer arbeitenden Anlage zu unterbrechen (vgl. hierzu auch US 4,555,756 ).
  • Wie 2 zeigt, umfasst ein typisches Anlagensimulationssystem 200 ein Anlagenmodell (PM) 205, mindestens einen Vorrichtungssteuereinrichtungssimulator 210, eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit 215 und ein Kommunikationsnetzwerk, das die verschiedenen Elemente des Simulationssystems verbindet. Das Anlagenmodell 205 ist typischerweise eine Softwareanwendung, die so gestaltet ist, dass sie den zu untersuchenden Prozess bzw. die zu untersuchende Anlage nachvollzieht und ist von einer Vielzahl von Lieferanten verfügbar. Der Vorrichtungssteuereinrichtungssimulator 210 ist eine Softwareanwendung, die so aufgebaut ist, dass sie sowohl das Softwareelement 125 als auch das Hardwareelement 130 der Vorrichtungssteuereinrichtung simuliert: Die tatsächliche Steuersoftware, die tatsächlich auf der Vorrichtungssteuereinrichtung laufen würde, wird in derartigen Simulationsumgebungen nicht verwendet, sondern eher ein Programm, das entwickelt wurde, um wesentliche Leistungsaspekte der tatsächlichen Steuersoftware nachzustellen.
  • Die MMI 215 des Simulationssystems dient derselben Funktion wie die MMI 115 in einer in Betrieb befindlichen Anlage, das heißt der Überwachung und der Steuerung der Anlagensimulation.
  • Durch Trennen des Simulationssystems 200 von der tatsächlichen Anlage 100 kann die Fähigkeit erzielt werden, die Steuerkonfiguration der Anlage beliebig einzustellen oder die Steuervorgänge der Anlage mit einer schnelleren oder langsameren Geschwindigkeit als in Echtzeit ablaufen zu lassen oder eine bestimmte Steuerkonfiguration wiederholt ablaufen zu lassen. Zusätzlich bieten viele Anlagensimulatorprogramme der Bedienungsperson die Möglichkeit, Steuerparameter 225 von der MMI 215 des Simulationssystems in eine Vorrichtungssteuereinrichtung 110 herunterzuladen. (Dieses letztere Merkmal muß das proprietäre Kommunikationsnetzwerk bzw. den Datenhighway des Steuersystems 120 berücksichtigen).
  • Der Simulator 210 der Vorrichtungssteuereinrichtung enthält eine Replikation nach „bester Einschätzung" des Softwareentwicklungstechnikers der Betriebseigenschaften und der Betriebsumgebung der Steuereinrichtung. Das heißt, dass der Simulator 210 der Vorrichtungssteuereinrichtung aus einem Computerprogrammcode besteht, der den Versuch unternimmt, die Steueralgorithmen 125 und den Betriebsablauf oder die Wechselwirkung der Softwaresteueralgorithmen mit dem Hardwareelement 130 der Steuereinrichtung und dem darunterliegenden proprietären Betriebssystem (das heißt der Softwareumgebung, in der ein Softwareelement 125 einer Vorrichtungssteuereinrichtung ausgeführt wird) nachzuahmen, während es ferner die Fähigkeit bietet, den Steueralgorithmus in Nicht Echtzeit ablaufen zu lassen. Da sowohl das tatsächliche Hardwareelement 130 als auch die Wechselwirkungen zwischen dem Hardwareelement 130 der Vorrichtungssteuereinrichtung und dem Softwareelement 125 komplex sind, kann der Simulator dieses Ziel nicht realistisch erreichen. Das hat zur Folge, dass der Simulator 210 der Vorrichtungssteuereinrichtung nur eine grobe Annäherung an das Verhalten der tatsächlichen Vorrichtungssteuereinrichtung 110 bietet; der Simulator 210 der Vorrichtungssteuereinrichtung hat eine geringere Vorbildtreue als erwünscht hinsichtlich seiner Fähigkeit, die tatsächliche/wirkliche Vorrichtungssteuereinrichtung 110 nachzuahmen. Derartige grobe Annäherungen können eine begrenzte Nützlichkeit bei der Gestaltung und beim Testen von Prozesssteuersystemen und beim Trainieren von Einzelpersonen zum Betreiben eines derartigen Systems haben, und zwar aufgrund der unrealistischen, geschätzten Natur derartiger Systeme nach „bester Einschätzung".
  • Aus der EP 0 644 470 A2 sind Produktionssteuersysteme bekannt, die eine Vielzahl von Geräten zur Herstellung von Produkten in verschiedenen Stadien umfassen. Diese Produktionssteuersysteme stellen eine Vorrichtung zum Sammeln von Statusinformationen in jedem Stadium bereit. Um die Effizienz des Systems zu testen, werden Daten über einen vorher festgelegten Zeitraum gesammelt. Danach werden verschiedene Simulationen erstellt, die leicht variierende Steuerregeln verwenden. Durch einen Vergleich der Ist-Daten mit den simulierten Daten ist es möglich, die Steuerregeln zu optimieren.
  • Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der US 4,025,763 sowie der EP 0 642 057 A1 bekannt.
  • Demgegenüber zeigt die US 5,495,417 ein Produktionssystem zur Herstellung von Halbleitern. Hier werden Prozessabläufe in einer Vorbereitungsvorrichtung vorbereitet. In einer Simulationseinheit und einem CAD-System wird der Prozessablauf simuliert und Ergebnisse an die Vorbereitungsvorrichtung zurückgeliefert. Die Simulationsergebnisse werden durchgesehen und der Prozessablauf optimiert. Eine gleichzeitige Simulation und Produktion ist in der US 5,495,417 nicht vorgesehen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Prozesssteuersystem bereit zu stellen, das ein einfaches Testen des gesamten Systems, Weiterentwickeln und Trainieren einzelner Personen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Prozesssteuersystem bzw. durch eine Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere löst das Prozesssteuersystem diese Aufgabenstellung, indem in einer nicht proprietären Betriebssystemumgebung der tatsächliche Steueralgorithmusprogrammcode einer Zielvorrichtungssteuereinrichtung verwendet wird. Zusätzlich schafft die Erfindung eine API (Anwendungsprogrammschnittstelle), um den Steueralgorithmusprogrammcode auszuführen. Die API ist so gestaltet, dass sie es einer tatsächlichen Vorrichtungssteuereinrichtungssoftware erlaubt, in einer nicht proprietären Kommunikationsumgebung zu arbeiten, während sie ferner die Fähigkeit bietet, beliebig den Betriebsablauf der Steuereinrichtungssoftware zu stoppen und zu starten, die Steuereinrichtungssoftware mit einer Geschwindigkeit auszuführen, die niedriger oder schneller als Echtzeit ist, die Steuereinrichtungssoftware auf einen bekannten Status rückzustellen und die Konfiguration des Softwareeinrichtungsstatus zu speichern.
  • Die Erfindung ermöglicht eine Simulation einer Steuervorrichtung mit sehr hoher Vorbildtreue, während die Notwendigkeit vermieden wird, dass Benutzer um ihr proprietäres Kommunikationsnetzwerk oder den Datenhighway ihres gegenwärtigen Steuersystems herum gestalten/entwickeln müssen. Die von der Erfindung geschaffene gesteigerte Vorbildtreue erlaubt einer Bedienungsperson, Steuersystemstrategien in umfassenderer Weise zu gestalten, zu testen und zu verifizieren, als dies bei Systemen nach dem Stand der Technik möglich ist. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, dass sie als ein verbessertes Trainingssystem für Bedienungspersonen verwenden werden kann.
  • Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines industriellen Steuersystems nach dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Simulationssystems zur industriellen Anlagensteuerung.
  • 3 zeigt ein vereinfachtes schematisches Diagramm eines Emulationssystems zur industriellen Anlagensteuerung gemäß vorliegender Erfindung.
  • Zum Zweck der Erläuterung wird eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung nachfolgend beschrieben. Es versteht sich, dass bei der Entwicklung jeder derartigen tatsächlichen Implementierung (wie bei jedem Projekt der technischen Konstruktion und Entwicklung) zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die speziellen Ziele des Entwicklers zu erreichen, die je nach Implementie rung unterschiedlich sind. Darüber hinaus versteht es sich, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand kompliziert und zeitaufwendig sein kann, jedoch dessenungeachtet für den Durchschnittsfachmann, dem diese Offenbarung zur Verfügung steht, eine Routineaufgabe der Gestaltung von Steuersystemen ist.
  • Wie 3 zeigt, besteht ein industrielles Steuersystem 300 gemäß der Erfindung aus einem Prozessmodell (PM) 205, einer Simulationsentwicklungsumgebungseinheit 305, einer MMI-Einheit (Mensch-Maschine-Schnittstelle) 355 und einem nicht proprietären Netzwerk 310, das diese Elemente miteinander verbindet. Zusätzlich kann eine Kommunikationsverbindung 315 von dem nicht proprietären Netzwerk 310 zu dem proprietären Netzwerk oder Datenhighway 120 des industriellen Steuersystems 100 vorgesehen sein. Die Simulationseinheit 305 besteht aus Steuersoftware 320, einer API (Anwendungsprogrammschnittstelle) 325, einer Einrichtung zur I/O-Verarbeitung (Eingabe/Ausgabe) 330 in die und aus der Simulationseinheit, einem Kommunikationsserver 335 und einer Kommunikationsanwendung 340.
  • Die Simulationseinheit 305 kann in einem einzelnen VME-Gehäuse untergebracht sein, das eine Rückwandverbindung zwischen jedem der funktionalen Elemente der Einheit 320 bis 340 bietet, die auf VME-Karten implementiert werden können. Zusätzlich arbeitet eine beispielhafte Simulationseinheit 305 unter einem Stardardbetriebssystem (wie z. B. „UNIX", „WINDOWS NT" oder „OpenVMS"), um eine Kommunikationsfähigkeit mit dem nicht proprietären Netzwerk 310 über das TCP/IP Kommunikationsprotokoll zu bieten.
  • Zusätzlich könnte eine Simulationseinheit 305 gemäß der Erfindung ferner eine oder mehrere Speichereinrichtungen enthalten, wie z. B. Magnetfestplatten, Magnetbandeinheiten oder jede andere geeignete Speichereinrichtung. Derartige Bandlaufwerke können verwendet werden, um es der Simulationseinheit 305 zu ermöglichen, von der Steuersoftware 320 lesbare „Konfigurationsbänder" zu lesen/schreiben, welche Konfigurationsdaten enthalten, die von der Steuersoftware 320 verwendet werden, um verschiedene Steuerungsprozesse zu implementieren.
  • Ferner kann jede Simulationseinheit 305 eine Bedienungskonsole enthalten, die eine Bildschirmanzeige, eine Tastatur und eine geeignete Eingabe-/Ausgabeeinrichtung enthält. Jedes der anderen Elemente der Simulationseinheit 305 (Steuereinrichtungssoftware 320, API 325, Kommunikationsserver 335 und Kommunikationsanwendung 340) wird nachfolgend im Detail beschrieben.
  • Das Anlagenmodell 205 kann entweder ein Stand-alone-Element sein oder in die Simulationseinheit 305 integriert sein.
  • Die Steuereinrichtungssoftware 320 der Simulationseinheit ist eine direkte Portierung von Softwaresteueralgorithmen/Programmcode 125 der Vorrichtungssteuereinrichtung 110, so dass sie in einem nicht proprietären Betriebssystem, wie beispielsweise „UNIX" oder „VMS" ausgeführt wird. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Softwareentwicklung erkennt, dass, weil die Steuereinrichtungssoftware 320 eine direkte Portierung der Steuereinrichtungssoftware 125 der tatsächlichen Vorrichtung darstellt, sie keine Simulation oder Emulation ist – die Steuereinrichtungssoftware 320 spricht auf eingegebene Daten in exakt derselben Weise wie die Steuereinrichtungssoftware 125 der tatsächlichen Vorrichtung an.
  • Die exakte Form, die die portierte Steuersoftware annimmt, ist von der Art der Steuersoftware vor der Host-Umsetzung auf die Simulationseinheit 305 abhängig. In einer Ausführungsform umfaßt die Software eine auf einen anderen Host umgesetzte Version der PROVOX Prozessverwaltungssoftware, die von Fisher-Rosemount Systems, Inc., der die Rechte der vorliegenden Erfindung übertragen wurden, erhältlich ist. In dieser Ausführungsform könnte die portierte Steuersoftware portierte Versionen der SRx Steuereinrichtungssoftware, der Bedienungsplatz-Konsolensoftware zum Schaffen einer grafischen Schnittstelle für den Benutzer, von Konfigurationssoftware zum Konfigurieren der verschiedenen Steuereinrichtungen, von Anwendungen mit geteiltem Speicher, von externer I/O-Schnittstellensoftware, von einem Highway-Datenverbindungsserver und einer API-Bibliothek für Softwaremanipulationsanwendungen enthalten. Alternative Ausführungsformen sind vorstellbar, in welchen andere Prozessverwaltungssoftware, z. B. RS3-Software, die von dem Erwerber der vorliegenden Erfindung verfügbar ist, auf die Simulationseinheit 305 als Host umgesetzt wird.
  • Standardportierungs- und Hostumsetzungstechniken können verwendet werden, um die Steuersoftware von dem Echtzeit-gebundenen Betriebssystem auf das nicht-Echtzeitgebundene, nicht proprietäre Betriebssystem als Host umzusetzen, das auf der Simulationseinheit 305 läuft. Derartige Techniken können das Erzeugen von Software-„Schichten" einschließen, welche die umgesetzte Steuersoftware umgeben und als Vermittler zwischen der auf den anderen Host umgesetzten Software und dem nicht proprietären, nicht-Echtzeit-gebundenen Betriebssystem dienen, das auf der Simulationseinheit läuft. Die exakte Form und Anzahl von Schichten, die erforderlich sein können, um die Portierung zu erreichen, ist von der Art der ursprünglichen Steuersoftware und von dem spezifischen nicht proprietären, nicht-Echtzeit-gebundenen Betriebssystem, das auf der Simulationseinheit 305 läuft, abhängig. Ein Durchschnittsfachmann, dem diese Offenbarung zur Verfügung steht, sollte in der Lage sein, ursprüngliche Steuersoftware ohne unnötige Versuche auf ein nicht proprietäres Betriebssystem zu portieren.
  • Die API 325 ist eine Funktionsbibliothek, welche die Manipulation der Steuereinrichtungs-Softwarealgorithmen 320 erlaubt, einschließlich: (1) Fähigkeit zum Anhalten/Fortfahren (beispielsweise Start/Stop), (2) Fähigkeit zum Speichern/Wiederherstellen, (3) Fähigkeit zur rascheren/langsameren Ausführung bezüglich Echtzeit (z. B. 1/4-Zeit, 1/2-Zeit, 2×-Zeit, 3×-Zeit, 4×-Zeit und 5×-Zeit), und (4) Einfügen und Entnehmen von Steuereinrichtungswerten, wie z. B. Sollwert, pv und Abstimmungseinschränkungen der Steuereinrichtung. Insbesondere wird die API 325 verwendet, um mit der Steuereinrichtungssoftware 320 in derselben Weise zu kommunizieren, wie Systeme nach dem Stand der Technik mit Steuereinrichtungssimulatoren 210 kommunizieren (das heißt Informationen weiterleiten). In einer Ausführungsform ist die API 325 in der Programmiersprache C geschrieben.
  • Ein wesentliches Merkmal der Kombination aus Steuereinrichtungssoftware 320 – API 325 ist, dass sie einer Bedienungsperson die Fähigkeit gibt, die Softwarealgorithmen einer tatsächlichen Steuervorrichtungssoftware in Nicht-Echtzeit und in einer von der Plattform (Computersystem) unabhängigen Weise auszuführen, das heißt mit Geschwindigkeiten, die sowohl geringer als auch schneller als Echtzeit sind. Diese Möglichkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass die Steuersoftwarealgorithmen 320 funktionell mit denjenigen identisch sind, die in der tatsächlichen Steueranlage (das heißt 125) ablaufen. Somit kann eine Bedienungsperson mit sehr hoher Vorbildtreue Anlagenbetriebsabläufe verifizieren, neue Anlagenbetriebsabläufe testen und Training in einer Umgebung durchführen, die das Verhalten einer in Betrieb befindlichen Steueranlage 105 genauer wiedergibt.
  • Die API 325 schafft ferner ein Set von Funktionsaufrufen, durch welche die MMI 355 mit der Simulationseinheit 305 in Kommunikation steht, sowie Funktionsaufrufen, um es dem Kommunikationsserver 335 zu erlauben, sowohl mit dem nicht proprietären Netzwerk 310 des Systems als auch dem proprietären Echtzeit-Datenhighway 120 in Wechselwirkung zu stehen. Sowohl die MMI 355 als auch der Kommunikationsserver 335 werden. nachfolgend im Detail erläutert.
  • Der Kommunikationsserver 335 bietet eine Einrichtung für die Zwei-Wege-Kommunikation zwischen der Simulationseinheit 305 und dem Datenhighway 120 der industriellen Anlage 105. Da das Datenhighwaynetzwerk jedes Anbieters proprietär ist, ist die präzise Implementierung dieses Elements von der Art des verwendeten Steuernetzwerkes abhängig.
  • Dem Durchschnittsfachmann der Computerkommunikationsnetzwerkgestaltung ist klar, dass der Kommunikationsserver 335 Funktionen bietet, wie z. B. die Fähigkeit zum Empfangen, Verarbeiten und Senden von Mitteilungen zu dem Zweck, einen oder mehrere Kommunikationsanschlüsse (z. B. TCP/IP-Sockel) zwischen dem nicht proprietären Computernetzwerk 310 und dem proprietären Netzwerk 120 zu schaffen, zu verifizieren und freizugeben. Selbsttestfähigkeit ist ein weiteres allgemeines Merkmal von Servern zur Netzwerk-übergreifenden Kommunikation.
  • Ein Vorteil des Kommunikationsservers 335 ist die Fähigkeit, das Anlagenmodell (PM) 205 und die Steuereinrichtungssoftware 320 mit Echtzeit-Information über das Verhalten der Betriebsanlage 105 zu versorgen. Diese Daten können verwendet werden, um den Betrieb des PM 205 zu vergleichen, zu aktualisieren und zu korrigieren. Zusätzlich können Anlagenkonfigurationsdaten von einer Betriebsanlage 105 über den Kommunikationsserver 335 erhalten werden, um eine Grundlage für zukünftige Simulationen zu erhalten. Ferner kann der Kommunikationsserver 335 verwendet werden, um Konfigurations- und Steuerinformationen von der Simulationseinheit 305 an die Vorrichtungssteu ereinrichtung 110 einer Betriebssteueranlage 105 zu übertragen. Auf diese Weise kann durch die Verwendung der Simulationseinheit 305 und anschließendes Herunterladen zu der Steuereinrichtung 110 eine Steuerroutine oder ein Steuerprozess entwickelt und verfeinert werden. Dies kann möglicherweise die Abschaltzeit minimieren, die normalerweise mit einer derartigen Entwicklung verbunden ist, und die Möglichkeit zur Einführung von Fehlern in ein industrielles Betriebssteuersystem 110 reduzieren.
  • Die Kommunikationsanwendung 340 bietet eine Einrichtung für jede der einzelnen Komponenten der Simulationseinheit 305 zur Kommunikation miteinander und die Fähigkeit der MMI 355, mit jeder der einzelnen Komponenten der Simulationseinheit 305 zu kommunizieren. (In einer Ausführungsform erfolgt die gesamte Kommunikation im binären Dateiformat unter Verwendung von big-endian/little-endian Byte-Austausch und. alle Daten werden im I.E.E.E.-Fließkommaformat verarbeitet).
  • In einer beispielhaften Implementierung ist die Kommunikationsanwendung 340 als eine Anwendung mit geteiltem Speicher implementiert. In dieser Ausführungsform liest und schreibt die MMI 355 aus der bzw. in die Anwendung mit geteiltem Speicher, die anschließend für die Benachrichtigung der übrigen Elemente der Simulationseinheit 305 verantwortlich ist, dass neue Daten und/oder Befehle empfangen wurden. Alternativ kann jedes der anderen Elemente der Simulationseinheit 305 so gestaltet sein, dass es periodisch den Status der Kommunikationsanwendung 340 abfragt oder überprüft. Ferner wird Information über die Kommunikationsanwendung 340 zwischen den einzelnen Elementen der Simulationseinheit 305 an der VME-Rückwand übertragen.
  • Eine MMI-Einheit 355 gemäß der Erfindung ist im Wesentlichen gleich den MMI-Einheiten 215 nach dem Stand der Technik, mit der Ausnahme, dass sie modifiziert wurde, um die Kommunikation mit der Kommunikationsanwendung 340 der Simulationseinheit 305 zu erlauben. Die MMI 355 selbst hat typischerweise eine Grafikanzeigeeinrichtung und eine geeignete Eingabe-/Ausgabeeinrichtung (wie z. B. eine Maus, eine Tastatur und eine grafische Benutzerschnittstelle).
  • Jede der vorstehend genannten Variationen kann implementiert werden, indem ein geeigneter Allzweckcomputer programmiert wird, der die erforderlichen Netzwerkverbin dungen hat. Die Programmierung kann durch die Verwendung einer Programmspeichereinrichtung erreicht werden, die von dem Computerlesbar ist, und das Codieren eines Programmes mit Befehlen, die von dem Computer ausführbar sind, um die vorstehend beschriebenen Betriebsabläufe durchzuführen. Die Programmspeichereinrichtung kann beispielsweise die Form einer oder mehrere Disketten, CD-ROMS oder andereroptischer Platten, Magnetbänder, Nurlesespeicherchips (ROM) sowie andere nach dem Stand der Technik bekannten oder nachfolgend entwickelten Formen haben. Das Befehlsprogramm kann „Objektcode" sein, das heißt in binärer Form, die mehr oder weniger direkt durch den Computer ausführbar ist, in „Sourcecode", der die Kompilierung oder Übersetzung vor der Ausführung erfordert, oder in einer Zwischenform, wie beispielsweise teilweise kompilierter Code. Die präzisen Formen der Programmspeichereinrichtung und der Codierung der Befehle sind hier nicht von Bedeutung.
  • Zu den von der Erfindung geschaffenen Vorteilen zählen die Fähigkeit, die tatsächlichen Steueralgorithmen, die in einer betriebsfähigen Anlage verwendet werden, in Nicht Echtzeit auszuführen. Dies wiederum erlaubt eine fortschrittliche und exakte Bewertung von Anlagenbetriebssteuerungs- und Trainingsvorgängen.
  • Dem Durchschnittsfachmann, dem diese Offenbarung zur Verfügung steht, ist offensichtlich, dass zahlreiche Variationen der vorstehenden Erläuterung möglich sind, ohne das hier beschriebene erfinderische Konzept zu verlassen. Demgemäß sollen die nachfolgend angeführten Patentansprüche und nicht nur die vorstehend angeführte Erläuterung die in dieser Anwendung beanspruchten ausschließlichen Rechte definieren.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung, enthaltend: ein erstes Kommunikationsnetzwerk (120), das ein erstes Kommunikationsprotokoll benutzt; eine Echtzeit-Vorrichtungssteuereinrichtung (110), die mit dem ersten Kommunikationsnetzwerk (120) verbunden ist, welche Echtzeit-Vorrichtungssteuereinrichtung (110) einen digitalen Prozessor enthält, auf dem ein erstes Betriebssystem abläuft, sowie Prozesssteuersoftware, wobei eine Hardware (130) und das Betriebssystem der Echtzeit-Vorrichtungssteuereinrichtung (110) das Ablaufen der Prozesssteuersoftware nur in einem Echtzeit-Modus ermöglichen; ein zweites Kommunikationsnetzwerk (310), das ein zweites Kommunikationsprotokoll benutzt, welches zweite Kommunikationsnetzwerk (120) mit dem ersten Kommunikationsnetzwerk (310) durch eine Kommunikationsverbindung verbunden ist; und eine Simulationseinheit (305), die mit dem zweiten Kommunikationsnetzwerk (310) verbunden ist, welche Simulationseinheit (305) einen digitalen Prozessor enthält, der ein zweites Betriebssystem und eine Version der Prozesssteuersoftware ablaufen lässt, die auf einen anderen Host umgesetzt wurde, so dass sie in Verbindung mit dem zweiten Betriebssystem abläuft.
  2. Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung nach Anspruch 1, bei welchem das zweite Betriebssystem ein nicht-Echtzeit-gebundenes Betriebssystem ist und bei welchem ein Benutzer die auf einen anderen Host umgesetzte Software veranlassen kann, mit einer Geschwindigkeit abzulaufen, die schneller oder langsamer als Echtzeit ist.
  3. Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem ein Benutzer die Ausführung der auf einen anderen Host umgesetzten Software anhalten kann.
  4. Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das erste Kommunikationsprotokoll ein proprietäres Protokoll ist und bei welchem das zweite Kommunikationsprotokoll ein nicht proprietäres Protokoll ist.
  5. Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das erste Betriebssystem ein proprietäres Betriebssystem ist und bei welchem das zweite Betriebssystem ein nicht proprietäres Betriebssystem ist.
  6. Vorrichtung zur Simulation einer Echtzeit-Prozesssteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das zweite Betriebssystem UNIX ist.
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