信息物理系统中的电部件的运行技术方案

本发明专利技术基于如下目的：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)耦联的根据本发明专利技术提供的适配器设备(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)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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，本专利技术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。
技术介绍
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VDE0503(IEC34-17)，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/或保护触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。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是：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专利技术的有利的改进形式。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。换言之，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。通过根据本专利技术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。通过根据本专利技术的适配器设备的运行，得到根据本专利技术的方法。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。将要求在本专利技术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。控制机构于是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，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专利技术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专利技术的自动化设施，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·迪尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE