用于技术设备的模块和用于实施技术过程的系统和方法技术方案

一种用于技术设备(90)的模块(1)，其具有用于实施技术子过程的技术硬件(10)、用于对技术硬件(10)进行本地控制的控制器(20)和控制器(20)的外部接口(22)，其中控制器(20)被配置为用于自给自足地控制技术硬件(10)，其中外部接口(22)包括管理层(23)，其中管理层(23)通过网络(62)发布至少一个与模块(1)的输出产品(140)有关的服务，并且其中外部接口(22)被配置为用于通过网络(62)请求至少一个与模块(1)的输入产品(130)有关的服务。此外，请求保护一种用于借助技术设备(90)实施过程的相应的系统以及一种用于借助技术设备(90)实施技术过程的相应的方法。程的相应的方法。程的相应的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于技术设备的模块和用于实施技术过程的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2017年01月25日、中国专利申请号为201780005179.1、专利技术名称为“用于技术设备的模块和用于实施技术过程的系统和方法”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种技术设备及其控制。本专利技术尤其涉及可模块化构造的过程和生产技术的设备以及一种用于实施技术过程的系统和方法。

技术介绍

[0003]在过程工业中，尤其是在化学、药学和食品制造中，所需的产品数量越来越难以预计并且在短时间间隔内根据地区而波动。此外，由于替代品的全球可用性，产品生命周期总体上总是更短。
[0004]然而，通常的生产设备经常并不基于这些波动的产品数量进行设计。连续运行的设备大多针对每时间单位内特定的产品数量而被优化并且仅能够以该生产率有效地运行。用于批量运行的一般设备效率更低并且需要很多非生产性时间，例如清洁时间或改装时间。
[0005]在扩建或改装设备时，通常也需要对相应的设备控制进行重新配置或者重新编程。这是高成本的过程，其在时间上经常类似于硬件方式的改装。这会变得困难，原因在于现有控制软件的可能不充分的文档或者过时的控制硬件，所述控制硬件可能并不能充分地提供新硬件所需的功能。
[0006]过程工业的新发展致力于模块化的设备设计，其中设备由单独预制的模块构造而成。这种类型的设计和其挑战在工学士Sabine M
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hlenkamp/Wolfgang Ernhofer 2012年5月10日的调查“Modulare Anlagenkonzeption und Automatisierung mithilfe des F3‑
Projektes”中以“过程(Process)”来描述。在此，模块的控制技术的集成仍被视为未解决的问题。
[0007]相应的模块化设计也可以转用在其他生产过程上、例如用于日常生活用品、工业产品等的生产。
[0008]在这样的模块化设计中，各个设备模块以上级设置的过程管理级(Prozessf
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hrungsebene,PFE)的服务的形式来提供其方法技术的或生产技术的功能。因此其处于服务提供商的位置。由设备模块所提供的服务可以由过程管理级调用，所述过程管理级因此是服务用户。多个设备模块和其服务通过设备规划者而集成为整个设备，这被称作PFE工程。
[0009]因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供技术设备的改进PFE工程的模块以及提供一种对技术过程的实施进行改进的系统和方法。

技术实现思路

[0010]上述技术问题通过根据权利要求1所述的用于技术设备的模块、通过根据权利要求11所述的用于实施技术过程的系统、以及通过根据权利要求17所述的用于借助技术设备
来实施技术过程的方法来解决。
[0011]特别地，上述技术问题通过用于技术设备的模块来解决，所述技术设备具有用于实施技术子过程的技术硬件、用于对技术硬件进行本地控制的控制器和控制器的外部接口，其中控制器被配置为用于自给自足地控制技术硬件，其中外部接口具有管理层，其中管理层通过网络发布至少一个与模块的输出产品有关的服务，并且其中外部接口被配置为用于通过网络请求至少一个与模块的输入产品有关的服务。
[0012]技术设备可以由多个这种模块来构造。如果期望更大的生产能力，则可以以简单的方式将模块附接至设备并且然后实施特定的子过程。由于各个模块的控制器对技术硬件进行本地且自给自足地控制并且能够例如在没有控制器的情况下从外部将其带入特定定义的状态，所以整个设备的控制成本被最小化。因此，模块的控制器已经可以由模块制造者提供、编程和配置，使得设备制造者能够以非常小的开销建立整个设备的控制。
[0013]为了与其他模块进行通信，模块具有控制器的外部接口。此外，外部接口具有管理层，管理层通过网络发布至少一个与各个模块的输出产品有关的服务。因此，管理层发布，各个模块关于输出产品而言能够实施哪个服务或者哪些服务。如果模块例如实施产品的加热，则管理层必要时通过输出产品的所描述的属性来发布“加热”服务和必要时因此可获得的输出产品。
[0014]此外，外部接口被配置为，用于通过网络来请求至少一个与各个模块的输入产品有关的服务。如果模块例如需要恰好特定数量的特定输入产品，则模块将请求特定输入产品的“计量”服务。
[0015]以这种方式，模块能够自主地通过其管理层彼此通信并且相互提供和请求服务。因此，模块能够自主地构建技术过程，而过程管理级或者设备规划者不必手动地组合模块。这种类型的从模块到模块的自动化PFE工程在不存在上级设置的实体、尤其不存在上级设置的过程管理级的情况下也是没有缺陷的，原因在于，所参与的模块的每一个准确地知道其各自的可用性、输入材料的所需特性、边界条件、辅料、维修计划、限制等并且可以相应地提供其服务。由于模块的借助其管理层所进行的该相互配合和通信，自动地形成一个可能的技术过程或者多个替换的技术过程，所述技术过程带来最终产品。如果包含多个替换的技术过程，则可以选择最好的过程。
[0016]优选地，在管理层中，借助标准化的元信息通过网络发布至少一个与模块的输出产品有关的服务。在此优选地，标准化的元信息不断由控制器保持为当前最新。使用标准化的元信息使搜索相应的服务变得容易。
[0017]优选地，外部接口被配置为，用于通过网络借助与输入产品有关的标准化的元信息来请求与输入产品有关的服务。
[0018]优选地，模块具有状态机(Zustandsautomat)。借助状态机，各个模块精确地知道其目前的状态和为了获得其他目标状态所需的转换。
[0019]优选地，状态机的至少一个状态在管理层中被发布，并且状态机的状态取决于对与模块的输入产品有关的服务的请求的响应。与模块的输入产品有关的服务尤其可以是提供输入产品。如果可以提供例如模块的所有需要的输入产品，则模块可以以对这些输入产品进行加工或者处理来开始并且为此将其状态改变至“运行中”。
[0020]优选地，模块被配置为，用于处理输入产品并且用于输出输出产品和/或用于测量
输入产品和/或输出产品的物理参量和/或用于物理地存储输入产品和/或输出产品。模块可以是不同的类型并且实施不同的任务或者提供不同的服务，所述服务与模块的输入产品或输出产品有关。特别地，模块尤其可以适用于处理、输出、测量或存储。
[0021]优选地，技术硬件被构造为，用于从输入产品中生成输出产品，并且技术硬件还被构造为，用于通过改变化学成分、和/或改变至少一个物理属性、和/或补充材料、和/或去除材料来改变输入产品从而生成输出产品。技术硬件优选具有输入产品和输出产品并且其这样改变输入产品，使得生成输出产品。如下地定义产品，即，其通过技术硬件借助四个提到的方法中的至少一个能够被改变。通过借助技术硬件改变输入产品从而输出产品，实现了价值创造。因此，总过程具有至少一个这种类型的技术硬件，其实现了价值创造。优选地，技术硬件具有执行结构，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于技术设备(90)的模块(1)，其具有:a.技术硬件(10)，用于实施技术子过程；b.控制器(20)，用于对技术硬件(10)进行本地控制，其中所述控制器(20)被配置为，自给自足地控制技术硬件(10)，c.控制器(20)的外部接口(22)，其中d.所述外部接口(22)具有管理层(23)，其中所述管理层(23)通过网络(62)发布至少一个与模块(1)的输出产品(140)有关的服务，并且e.其中所述外部接口(22)被配置为，通过网络(62)请求至少一个与模块(1)的输入产品(130)有关的服务。2.根据权利要求1所述的模块，其中，在管理层(23)中，借助标准化的元信息通过网络(62)发布至少一个与模块(1)的输出产品(140)有关的服务。3.根据权利要求1或2所述的模块，其中，外部接口(22)被配置为，用于通过网络(62)借助与输入产品(130)有关的标准化的元信息来请求与输入产品(130)有关的服务。4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块，其还具有状态机。5.根据权利要求4所述的模块，其中，状态机的至少一个状态在管理层(23)中被发布，并且其中，状态机的状态取决于对与模块(1)的输入产品(130)有关的服务的请求的响应。6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块，其中，模块(1)被配置为：a.用于处理所述输入产品(130)并且用于输出所述输出产品(140)；和/或b.用于测量输入产品(130)和/或输出产品(140)的物理参量；和/或c.用于物理地存储所述输入产品(130)和/或所述输出产品(140)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的模块，其中，技术硬件(10)被构造为，用于从输入产品(130)中生成输出产品(140)，并且所述技术硬件(10)还被构造为，为了生成输出产品(140)通过以下方式改变输入产品(130)：a.改变化学成分；和/或b.改变至少一个物理属性；和/或c.补充材料；和/或d.去除材料。8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块，其中，管理层(23)包括关于技术硬件(10)的静态信息和作为技术硬件(10)的实时值的动态信息，其中所述实时值由控制器(20)生成。9.根据权利要求8所述的模块，其中，控制器(20)从以下数据中生成实时值：a.技术硬件(10)的测量数据和/或控制数据；和/或b.通过外部接口所传输的通信数据；和/或c.状态机的与通过控制器(20)和技术硬件(10)所提供的服务有关的状态；和/或d.技术硬件(10)的测量数据和/或控制数据和/或状态机的状态的历史值；和/或e.技术硬件(10)的测量数据和/或控制数据和/或通信数据和/或状态机的状态的外推。10.根据权利要求1至9中任一项所述的模块，其中，外部接口(22)具有OPC
‑
UA服务器(28)，所述OPC
‑
UA服务器具有管理层(23)映射至其中的、固定地预先给定的信息结构。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的模块，其中，管理层(23)将信息映射至模块类型包的结构中，所述模块类型包以...

【专利技术属性】
技术研发人员：T阿尔伯斯，T霍尔姆，
申请(专利权)人：WAGO管理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：