用于控制技术系统的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于控制技术系统的方法和装置。为了控制具有多个系统组件的技术系统，多个功能模块访问共同的数据模型。功能模块包括接口模块、仿真模块和输出模块。数据模型包括被分配给系统组件的数据组件以及用于技术系统的仿真模型的仿真模型数据。功能模块通过过程控制来操控，而且在过程控制与相应的功能模块之间传输功能模块特定的选择数据，相应的功能模块依据选择数据来访问数据模型的模型数据。接口模块检测技术系统的运行数据并将其存储在数据模型中。仿真模块从数据模型中读出运行数据并确定技术系统的动态特性。关于动态特性的仿真数据由仿真模块存储在数据模型中。输出模块从数据模型中读出仿真数据并输出这些仿真数据来控制技术系统。

Methods and devices for controlling technical systems

【技术实现步骤摘要】
用于控制技术系统的方法和装置
本专利技术涉及一种用于控制技术系统的方法和装置。
技术介绍
在控制复杂的技术系统、尤其是基础设施网络、诸如供水网、电网、物流网或过程网以及生产设施、制炼厂或者发电厂时，通常值得期望的是：关于预先给定的标准来优化系统特性。为了该目的，常常设置辅助功能，这些辅助功能直接被集成到控制技术和控制过程中。该集成常常有关相应的控制技术或相应的控制过程非常特定地来设计。由于与具体的控制技术的特定的关系，大多只能简化地描绘常常迭代地并且在复杂的数据结构上运算的数值分析和优化。这种特定的控制优化的公知的示例是所谓的MPC控制器（MPC：ModelPredictiveControl，模型预测控制）。这种MPC控制器检测所要控制的技术系统的传感器信号，在该技术系统的通常强烈简化的数据模型上执行数值优化并且输出针对该技术系统的可控组件的调定量，作为优化的结果。
技术实现思路
本专利技术的任务是说明一种用于控制技术系统的方法和装置，所述方法和装置能更灵活地使用。该任务通过具有专利权利要求1的特征的方法、通过具有专利权利要求12的特征的装置、通过具有专利权利要求13的特征的计算机程序产品以及通过具有专利权利要求14的特征的计算机可读存储介质来解决。为了控制具有多个功能上相关联的系统组件的技术系统、尤其是基础设施网络、供水网、电网、物流网、过程网、生产设施、制炼厂或者发电厂，多个可彼此无关地运行的功能模块访问共同的数据模型。在此，这些功能模块包括：接口模块，该接口模块具有与技术系统的接口；仿真模块；以及输出模块。数据模型包括被分配给系统组件并且相对应地关联的数据组件以及用于技术系统的仿真模型的仿真模型数据。在这种情况下，仿真模型优选地可以描绘或者至少近似地复制技术系统的物理特性。仿真尤其应被理解为任何依据技术系统的物理模型对动态特性的确定。这些功能模块通过过程控制来操控，其中在过程控制与相应的功能模块之间传输被分配给该功能模块的选择数据，依据所述选择数据，相应的功能模块选择数据模型的模型数据并且访问所选择的模型数据。接口模块不断地检测技术系统的运行数据，而且通过选择数据特定的访问来将这些运行数据存储在数据模型中。仿真模块通过选择数据特定的访问从数据模型中读出运行数据以及仿真模型数据，而且依据所读出的运行数据和仿真模型数据来确定技术系统的动态特性。关于所确定的动态特性的仿真数据由仿真模块通过选择数据特定的访问存储在数据模型中。输出模块通过选择数据特定的访问从数据模型中读出仿真数据，而且输出这些仿真数据，用来控制技术系统。为了实施按照本专利技术的方法，设置一种用于控制技术系统的装置、一种计算机程序产品以及一种计算机可读存储介质。该装置尤其可以是控制装置、辅助系统或者其它有助于控制技术系统的装置。按照本专利技术的方法以及按照本专利技术的装置例如可以借助于一个或多个处理器、应用特定的集成电路（ASIC）、数字处理器（DSP）和/或所谓的“现场可编程门阵列”（FieldProgrammableGateArrays，FPGA）来实施或实现。本专利技术的优点尤其能在如下方面看到：对于功能模块来说，不需要彼此间直接的数据交换。这些功能模块不必在一定程度上认识彼此，使得它们相互间的相关性可以显著降低。借此，本专利技术可以在很多情况下更简单地并且更灵活地与不同的要求、控制目的、应用上下文和不同的技术系统适配并且集成到现有的控制环境和软件环境中。本专利技术的有利的实施方式和扩展方案在从属权利要求中说明。有利地，可以提供数据模型，其方式是，依据系统组件的系统参数，对具有被分配给系统组件并且相对应地关联的数据组件的未经参数化的数据模型进行参数化。以这种方式，该数据模型或该数据模型的数据组件可基于未经参数化的数据模型借助于系统参数来实例化。这些功能模块还可以由过程控制根据选择数据和/或根据数据组件的关联来操控。这些功能模块尤其可以由过程控制以与选择数据和/或数据组件的关联有关的顺序来调用。根据本专利技术的一个有利的实施方式，在技术系统正在运行时的动态特性可以被仿真。在此，这些功能模块可包括监控模块，该监控模块依据仿真来确定技术系统的状态并且输出关于所确定的状态的状态数据，用来控制技术系统。该监控模块尤其可以通过选择数据特定的访问从数据模型中读出关于所确定的动态特性的仿真数据，而且依据所读出的仿真数据来确定技术系统的状态。以这种方式，可以花费低地实现在技术系统正在运行时监控不同的运行状态和运行参数。仿真模块必要时可以与监控模块相同或者包括该监控模块。该监控模块还可实现为预测模块，该预测模块依据仿真来确定技术系统的将来的状态并且输出关于所确定的将来的状态的状态数据，用来控制技术系统。经此，可以在技术系统正在运行时花费低地预测将来的运行状态和运行参数。仿真模块必要时可以与预测模块相同或者包括该预测模块。根据本专利技术的另一有利的实施方式，这些功能模块可包括优化模块。该优化模块可生成针对技术系统的不同的控制行为，针对这些不同的控制行为分别依据仿真模型来确定技术系统的经此引起的动态特性，而且根据所生成的控制行为来输出对所引起的动态特性进行优化的控制行为，用来控制技术系统。这种控制行为常常也被称作行为、行为参量或者控制参量，而且通过控制数据来规定或表示。在此，优化也应理解为有针对性地接近最优值。此外，通过过程控制，可以根据控制应用和/或根据技术系统的系统组件、系统过程或系统数据和/或数据模型的相对应的数据组件和/或数据组的时间上的、空间上的、逻辑上的和/或功能上的关联或者相关性来确定调用这些功能模块的顺序。尤其可以设置对技术系统的监控、对技术系统的将来的状态的预测、对技术系统的控制行为的优化或者其它控制目的，作为控制应用。这些功能模块还可包括传感器模块，该传感器模块通过选择数据特定的访问将有关技术系统的传感器数据存储在数据模型中。接着，所存储的传感器数据可以由其它功能模块通过选择数据特定的访问从数据模型中读出并且进一步处理。这些功能模块还可包括分析模块，该分析模块通过选择数据特定的访问从数据模型中读出以及分析要在控制的范围内分析的数据，而且通过选择数据特定的访问将分析结果存储在数据模型中。以这种方式，可以将多个不同的数据分析的和/或未基于模型的功能以模块化的方式集成到本专利技术的设计中。这些功能模块中的一个或多个功能模块还可以分别作为微服务（Microservice）在边缘计算环境和/或云计算环境下运行。以这种方式，可以将所提到的环境的多个优点用于控制技术系统。根据本专利技术的一个有利的扩展方案，可以读入对控制应用进行规定的应用信息。接着，根据所读入的应用信息，可以分别重构数据模型，调整选择数据和/或由过程控制来操控这些功能模块。如上文已经提及的那样，在这种情况下可以设置对技术系统的监控、对技术系统的将来的状态的预测、对技术系统的控制行为的优化或者其它控制目的，作为控制应用。以这种方式，本专利技术可以与不同的控制应用灵活地适配。附图说明本专利技术的实施例随后依据附图进一步予以阐述。在此，分别以示意图：图1示出了作为所要控制的技术系统的供水网的一部分及其到用于控制该供水网的数据模型上的映射；而图2示出了按照本专利技术的在控制技术系统时的装置。具体实施方式图1以示意图示例性地示出了作为所要控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制技术系统（TS）的方法，所述技术系统具有多个功能上相关联的系统组件（T1、T2、R），其中a) 多个可彼此无关地运行的功能模块（FM）访问共同的数据模型（DM），其中‑ 所述功能模块（FM）包括具有与所述技术系统（TS）的接口的接口模块（IO）、仿真模块（SIM）以及输出模块（OUT），而且‑ 所述数据模型（DM）包括被分配给所述系统组件并且相对应地关联的数据组件（DT1、DT2、DR）以及用于所述技术系统（TS）的仿真模型（SM）的仿真模型数据（SMD）；b) 所述功能模块（FM）通过过程控制（AS）来操控，而且在所述过程控制（AS）与相应的功能模块（FM）之间传输被分配给所述功能模块的选择数据（S1, ..., S4），依据所述选择数据，所述相应的功能模块（FM）选择所述数据模型（DM）的模型数据并且访问所选择的模型数据；c) 所述接口模块（IO）不断地检测所述技术系统（TS）的运行数据（BD），而且通过选择数据特定的访问来将所述运行数据存储在所述数据模型（DM）中；d) 所述仿真模块（SIM）通过选择数据特定的访问从所述数据模型（DM）中读出所述运行数据（BD）以及仿真模型数据（SMD），依据所读出的运行数据（BD）和仿真模型数据（SMD）来确定所述技术系统（TS）的动态特性，并且通过选择数据特定的访问将关于所确定的动态特性的仿真数据（SD）存储在所述数据模型（DM）中；而且e) 所述输出模块（OUT）通过选择数据特定的访问从所述数据模型（DM）中读出所述仿真数据（SD），而且输出所述仿真数据，用来控制所述技术系统（TS）。...

【技术特征摘要】
2018.03.15 EP 18161986.71.一种用于控制技术系统（TS）的方法，所述技术系统具有多个功能上相关联的系统组件（T1、T2、R），其中a)多个可彼此无关地运行的功能模块（FM）访问共同的数据模型（DM），其中-所述功能模块（FM）包括具有与所述技术系统（TS）的接口的接口模块（IO）、仿真模块（SIM）以及输出模块（OUT），而且-所述数据模型（DM）包括被分配给所述系统组件并且相对应地关联的数据组件（DT1、DT2、DR）以及用于所述技术系统（TS）的仿真模型（SM）的仿真模型数据（SMD）；b)所述功能模块（FM）通过过程控制（AS）来操控，而且在所述过程控制（AS）与相应的功能模块（FM）之间传输被分配给所述功能模块的选择数据（S1,...,S4），依据所述选择数据，所述相应的功能模块（FM）选择所述数据模型（DM）的模型数据并且访问所选择的模型数据；c)所述接口模块（IO）不断地检测所述技术系统（TS）的运行数据（BD），而且通过选择数据特定的访问来将所述运行数据存储在所述数据模型（DM）中；d)所述仿真模块（SIM）通过选择数据特定的访问从所述数据模型（DM）中读出所述运行数据（BD）以及仿真模型数据（SMD），依据所读出的运行数据（BD）和仿真模型数据（SMD）来确定所述技术系统（TS）的动态特性，并且通过选择数据特定的访问将关于所确定的动态特性的仿真数据（SD）存储在所述数据模型（DM）中；而且e)所述输出模块（OUT）通过选择数据特定的访问从所述数据模型（DM）中读出所述仿真数据（SD），而且输出所述仿真数据，用来控制所述技术系统（TS）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述数据模型（DM），其方式是，依据所述系统组件（T1、T2、R）的系统参数（SP），对具有被分配给所述系统组件（T1、T2、R）并且相对应地关联的数据组件（DT1、DT2、DR）的未经参数化的数据模型进行参数化。3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述功能模块（FM）由所述过程控制（AS）根据所述选择数据（S1,...,S4）和/或根据所述数据组件（DT1、DT2、DR）的关联来操控。4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对在所述技术系统（TS）正在运行时的动态特性进行仿真，而且所述功能模块（FM）包括监控模块，所述监控模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿尔马拉斯，M奥佩尔特，A皮尔辛格，R罗森，T申克，A佐尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE