用于运行工业过程反馈控制系统的计算机辅助方法，其中工业过程反馈控制系统包括控制模块(21)和受控系统(22，23)，其中控制模块(21)被配置成执行至少一个控制动作以影响受控系统(22，23)的至少一个变量/参数，其中控制动作取决于至少一个变量的测量值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的主题涉及用于促进工业过程反馈控制系统(例如，动力驱动系统)的运行的方法和系统。此外，本文公开的主题涉及一种计算机程序和包括这种计算机程序的计算机可读介质。
技术介绍
1、为了获得类似于对应的实际动力驱动系统(例如根据iec 61800-9)的综合虚拟表示(数字孪生)，在整个寿命周期中不仅表示静态属性而且表示动态行为。
2、为了能够提供真实的价值，对于真实的和虚拟的产品，所涉及的所有工具的附加集成是最重要的，以实现易用性和全面的用户体验。用户不应在整个生命周期中被迫使用不同的工具，无论反馈控制系统是否处于焦点。
技术实现思路
1、因此，需要一种便于工业过程或工业过程步骤的反馈控制系统的运行的综合解决方案。
2、通过提供一种用于运行工业过程反馈控制系统的计算机辅助方法来满足上述需求，其中工业过程反馈控制系统包括控制模块和受控系统，其中控制模块被配置成执行至少一个控制动作以影响受控系统的至少一个变量或参数，其中控制动作取决于至少一个变量的测量值。
3、工业过程反馈控制系统是用于工业过程或工业过程中步骤的反馈控制系统。
4、在一个实施方式中，控制模块可以被设计为完整的驱动模块，例如变换器，更尤其是功率或频率变换器。
5、在一个实施方式中，受控系统可以仅包括电动机，具有从动设备的电动机，其中从动设备可以包括变速器和负载等。负载可以包括用于减式加工或用于增材制造的加工工具的轴或电动车、泵或任何其他电动机驱动系统的轴。
6、变量或参数可以是功率(例如，变换器的输入/输出功率)、速度、电流(例如，由频率变换器提供给异步电动机的电流)、转矩、频率、电压、温度、流体的流速等。
7、在一个实施方式中，变量或参数是可以由物理传感器直接测量的变量/参数，这样的变量在本公开的范围内被称为“主要”变量。
8、该方法本身包括配置反馈控制系统(即控制模块和受控系统)的步骤s1。
9、真实反馈控制系统的配置的基本步骤可以在工程设计工具处执行，例如在自动化工程设计工具处执行。
10、该方法还包括生成与反馈控制系统的运行相关联的参考数据的步骤s2。参考数据由反馈控制系统产生。当系统处于其基本配置时，这可以被认为是工业过程反馈控制系统的“测试运行”。参考数据与真实测量数据相关联，并且在一个实施方式中可以包括受控系统的参数的一个或多个测量值。
11、在步骤s3中，提供反馈控制系统的动态模拟模型。动态模拟模型包括控制模块的功能和/或逻辑模型以及物理模型，其中物理模型补充功能和/或逻辑模型以产生动态模拟模型。
12、在一个实施方式中，在工程设计工具处提供动态模拟模型。
13、在一个实施方式中，控制模块的功能和/或逻辑模型可以是控制模块的固件的(稍微简化的)模型或固件本身(没有简化)。它是控制模块的数字映像，控制模块是一件硬件。
14、物理模型可以是一个部分的模型或者可以是整个受控系统的模型。
15、在步骤s4中，基于参考数据设置物理模型的配置参数。
16、该步骤也可以在工程设计工具处执行，或者在属于配置层的任何其他工具处执行，例如在web界面处执行。
17、在步骤s5，调试动态模拟模型-被投入运行。当执行动态模拟模型时，它以预定采样率生成反馈控制系统的模拟数据，其中模拟数据与受控系统的至少一个参数相关联。
18、在一个实施方式中，预定采样率可以高于(真实的、物理的)反馈控制系统本身的采样率。当检测到异常等时，这可以是大的优点，例如，预定采样率可以是反馈控制系统的采样率的两倍高。
19、动态模拟模型可以在工程设计工具处或在例如网络服务器上连接的一些其它计算设备处。
20、基于模拟数据，对动态模拟模型的物理模型的(一个或多个)配置参数执行优化-步骤s6-并且产生物理模型的(一组)优化配置参数。优化的目标是找到优化的配置参数，使得动态模拟模型(基本上)复制参考数据。
21、在该步骤中，获得关于(真实受控系统的)真实系统的物理模型的其他知识。
22、可以在分析模型组件处执行优化。
23、在步骤s8中，优化与该工业过程相关联的至少一个参数。通过执行动态模拟模型并改变功能/逻辑模型的配置参数来获得与工业过程相关联的至少一个参数的最佳值。
24、换言之，使用具有优化配置的物理模型的动态模拟模型来模拟与工业过程相关联的至少一个参数，并且通过改变功能/逻辑模型的配置参数来对其进行优化。产生与该工业过程相关联的该至少一个参数的最佳值的功能/逻辑模型的这些配置参数是用于该功能/逻辑模型并且因此用于该控制模块的最佳配置参数。
25、这意味着功能/逻辑模型的最佳配置参数可以容易地用于配置控制模块和优化工业过程。
26、在一个实施方式中，至少一个参数可以是过程变量，例如，过程吞吐量、能源效率、部件寿命等。该变量在本公开的范围内将被称为“次级变量”。这些变量不能由物理传感器直接测量，而是受主变量或直接可测量变量的影响，因此受控制模块的影响。有时，次级变量与过程的kpi(关键性能指标)有关。
27、在一个实施方式中，动态模拟模型以数据包的形式生成模拟数据，其中每个数据包包括在预定时间长度的时间间隔内累积的模拟数据，或者以数据流的形式连续地生成模拟数据。
28、在一个实施方式中，工程设计工具可以包括控制单元的控制器的虚拟操作员面板。
29、在一个实施方式中，经由虚拟面板配置动态模拟模型。
30、在一个实施方式中，在模型编辑器处配置动态模拟模型，尤其是物理模型。
31、在一个实施方式中，模型编辑器可以包括web界面。
32、在一个实施方式中，预定采样率受动态模拟模型的粒度限制，尤其是仅受动态模拟模型的粒度限制。
33、在一个实施方式中，该方法还包括应用至少一个数据分析模型来处理模拟数据。
34、在一个实施方式中，该步骤可以由分析模型组件来执行。尤其是，分析模型组件可以包括被配置成通过应用至少一个数据分析模型来处理模拟数据的监测组件。
35、在一个实施方式中，该方法还包括可视化模拟数据的处理结果。
36、在一个实施方式中，监控组件可以被配置成可视化模拟数据的处理结果。
37、在一个实施方式中，方法还包括，基于模拟数据：识别动态模拟模型的行为中的模式和/或异常，并利用所定义的模式和/或异常来改进/教导动态模拟模型。
38、在一个实施方式中，分析模型组件包括模型教导组件，该模型教导组件被配置成基于模拟数据来识别动态模拟模型的行为(例如在模拟中)中的模式和/或异常，并利用所定义的模式和/或异常来改进/教导动态模拟模型。
39、在一个实施方式中，该方法还包括：
40、-接收与监测该工业过程反馈控制系统相关联的数据，...
【技术保护点】
1.用于运行工业过程反馈控制系统的计算机辅助方法，其中，所述工业过程反馈控制系统包括控制模块(21)和受控系统(22，23)，其中，所述控制模块(21)被配置成执行至少一个控制动作以影响所述受控系统(22，23)的至少一个变量/参数，其中，所述控制动作取决于所述至少一个变量的测量值，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述动态模拟模型(24)以数据包的形式生成所述模拟数据(25，26，27)，其中，每个数据包包括在预定时间长度的时间间隔内累积的模拟数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述动态模拟模型(24)以数据流的形式连续地生成所述模拟数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述动态模拟模型经由工程设计工具的虚拟面板来配置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述预定采样率受所述动态模拟模型(24)的粒度限制，尤其是所述预定采样率高于所述反馈控制系统的采样率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：应用至少一个数据分析模型来处理所述模拟数据(25，26，27)。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：可视化所述模拟数据的处理结果。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括：基于所述模拟数据(25，26，27)，识别所述动态模拟模型(24)的行为中的模式和/或异常，并利用定义的模式和/或异常来改进/教导所述动态模拟模型(24)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括：
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，在步骤S6中，所述功能和/或逻辑模型保持不变。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在步骤S8中，所述物理模型保持不变。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括：根据所述功能和/或逻辑模型的和所述物理模型的经优化的配置参数来重新配置所述工业过程反馈控制系统。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括：重复步骤S2至S8。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，步骤S6包括优化所述物理模型的结构/拓扑。
15.一种工业过程反馈控制系统，包括控制模块(21)和受控系统(22，23)，其中，所述控制模块(21)被配置成执行至少一个控制动作以影响所述受控系统(22，23)的至少一个变量/参数，其中，所述控制动作取决于所述至少一个变量的测量值，以及适于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法的计算设备。
16.一种计算机程序，包括使根据权利要求15所述的系统执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法的指令。
17.一种包括根据权利要求16所述的计算机程序的计算机可读介质。
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于运行工业过程反馈控制系统的计算机辅助方法，其中，所述工业过程反馈控制系统包括控制模块(21)和受控系统(22，23)，其中，所述控制模块(21)被配置成执行至少一个控制动作以影响所述受控系统(22，23)的至少一个变量/参数，其中，所述控制动作取决于所述至少一个变量的测量值，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述动态模拟模型(24)以数据包的形式生成所述模拟数据(25，26，27)，其中，每个数据包包括在预定时间长度的时间间隔内累积的模拟数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述动态模拟模型(24)以数据流的形式连续地生成所述模拟数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述动态模拟模型经由工程设计工具的虚拟面板来配置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述预定采样率受所述动态模拟模型(24)的粒度限制，尤其是所述预定采样率高于所述反馈控制系统的采样率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：应用至少一个数据分析模型来处理所述模拟数据(25，26，27)。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：可视化所述模拟数据的处理结果。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括：基于所述模拟数据(25，26，27)，识别所述动态模拟模型(24)的行为中...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·莱波尔特，克里斯蒂安·诺伊格鲍尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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