【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功能模块，其包括：-一个或多个技术对象，其被设计和提供用于执行技术过程，-控制单元，其被设计和提供用于基于预设的规则和互连来控制技术对象，其中，规则和互连被持久地存储在控制单元中，-通信单元，其被设计和提供用于与外部通信伙伴进行数据交换。此外，本专利技术涉及包括多个功能模块的技术设备。本专利技术还涉及用于运行技术设备中的功能模块的方法。本专利技术还涉及具有能由计算机执行的程序代码指令的计算机程序以及计算机可读介质。
技术介绍
1、主要在制药工业和特殊化学工业中，对技术设备的运行者的高要求必须能够快速地反应变化的市场要求。模块化的设备使得设备运行者能够明显缩短所谓的“上市时间”并能够通过设备的低耗费的改装来对不断变化的市场条件快速做出反应。设备运行者为此可以建立模块化单元(例如过程单元)的池，借助于这种池，设备运行者可以通过所谓的协调来组合具体的设备。如果要对设备进行改装，则取出各个模块并且通过其他例如更高效的模块来代替。
2、在已知的自动化系统、如西门子公司的“pcs 7”或“tia portal”中，模块的协调被反映到自动化技术的经典方案上。在此规划通信连接，开发操作图像并且创建具有语言、如“s7图”或“sfc(顺序流图)”的上级流程顺序。这是复杂的并且由于缺乏相关的工艺技术知识而很难执行。
3、在公开文献wo 2016/074730 a1中描述了一种如何能够借助模块的自描述信息创建模块化技术设备的方法。该方法基于各个模块的在线可用的自描述信息。然而，在模块化设备的协调过程中，这些信息
4、如今的模块化方案、例如在过程工业领域中没有考虑跨模块的锁定。然而为了实现跨模块的锁定，在许多情况下不仅直接m2m(机器对机器)通信，而且用于灵活地逻辑关联不同的源和汇的可配置布尔逻辑是必要的。
5、在ep 3 246 773 al中描述了一种用于在运行技术设备时使用的功能模块，该功能模块能够从技术设备的工程工具接收涉及功能模块中的技术过程的流程的参数。然而在运行技术设备时，通常多个功能模块必须相互交互，以便处理上级的生产任务。ep 3 246773 al没有针对功能模块彼此交互的问题提供解决方案或解决方案的建议。
6、已知的是，针对为此考虑的生产过程有针对性地设计和静态地规划技术设备。还已知的是，技术设备模块化地与各个功能模块设计并且借助上级控制层协调各个功能模块的配合作用。然而，在此在各个功能模块和上级控制层之间出现巨大的通信耗费。尤其在提供大量功能模块时，控制层可以达到其负载极限。
技术实现思路
1、本专利技术的任务在于，简化并且更有效地设计技术设备的多个功能模块的配合作用。
2、该任务通过一种功能模块来实现，该功能模块包括：
3、-一个或多个技术对象，其被设计和提供用于执行技术过程，
4、-控制单元，其被设计和提供用于基于预设的规则和互连来控制技术对象，其中，规则和互连被持久地存储在控制单元中，
5、-通信单元，其被设计和提供用于与外部通信伙伴进行数据交换。功能模块的特征在于，功能模块具有能配置的逻辑单元，该逻辑单元被设计用于，借助通信单元从外部通信伙伴接收附加的能改变地设定的规则和互连，并且基于附加的能改变地设定的规则和互连来补充关于功能模块与至少一个另外的功能模块的交互的在控制单元中预设的规则和互连。
6、“功能模块”被理解为封闭的技术单元，其可集成到技术设备的上级控制层中。这种功能模块例如可以是技术设备的多个测量位置的联合或者较大的设备部分。功能模块可以包括单独控制元件、传感器或自动化组件的任意组合。此外，例如单独控制元件的软件技术的图像也可以是功能模块的一部分。
7、功能模块包括至少一个技术对象、优选多个技术对象，借助技术对象能够执行技术过程。例如技术对象可以是能够用于加热液体的锅炉。除了被设计和提供用于过程执行的技术对象之外，功能模块还包括(至少)一个控制单元。该控制单元基于持久地存储在功能模块中的规则和互连来控制(并且在可能的情况下调节)一个技术对象或多个技术对象。这些可以由功能模块的制造商预设并且存储在功能模块中。
8、功能模块可以被设计用于在技术设备中实施复杂功能、例如液体的受控的泵送、加热水并在储箱中保持特定温度、实施过滤功能等。为此目的，功能模块例如可以具有阀、储箱、传感器等作为技术对象。
9、规则和互连在此用于借助在功能模块中包含的技术对象在功能模块内进行或执行一个或多个过程。例如能够预设规则以实现功能模块的一个控制单元(或多个控制单元)如何例如根据选择的运行模式控制技术对象。
10、持久地存储在功能模块中的(自动化技术相关的)互连在此用于各个技术对象彼此的关联。互连的部分例如可以是各个技术对象的标识和规范，标识和规范为了能够彼此交互必须对于各个技术对象分别是已知的。
11、但是这种互连的一部分例如也可以是如下信息，即储箱与泵连接，该泵可以将流体泵送到储箱中。
12、此外，功能模块具有通信单元，该通信单元用于与外部的通信伙伴进行数据交换。该通信单元可以包括服务器和客户端、尤其是opc ua服务器和opc ua客户端。可替换地或附加地，通信单元还可以包括发布者和一个或多个订阅者，尤其包括opc ua发布者和一个或多个opc ua订阅者。发布/订阅在此是广泛传播和公知的机制，该机制用于获得发布者的关于订阅者的呈消息形式的信息。
13、对已知功能模块的基本创新是能配置的逻辑单元。逻辑单元可以从外部通信伙伴、例如技术设备的上级协调工具接收附加的能改变地设定的规则和互连(即动态的规则和互连)。
14、在此，能改变地设定的规则和互连不是功能模块的参数化，该参数化由规划工具或应用预设。
15、(静态的)规则和互连不仅涉及功能模块本身的各个技术对象的互操作性，而且也涉及至少一个接口，功能模块具有该接口，以便能够实现功能模块与一个或多个另外的功能模块的交互。控制单元能够以本身已知的方式具有计算机实现的功能块，控制单元可以基于持久地存储在控制单元中的规则和互连使用这些功能块来控制技术对象。这些功能块具有确定预设的不可改变的功能。持久地存储在控制单元中的规则和互连在此描述各个功能块彼此间的交互以及具有一个或多个接口的功能块至另外的外部功能模块的交互。为了确定规则和互连，例如可以使用西门子公司的可编程逻辑控制器“全集成自动化门户”的集成开发环境。
16、能配置的逻辑单元能具有计算机实现的功能块，并且该逻辑单元能被设计用于基于已接收的附加的能改变地设定的规则和互连，基于能配置的逻辑单元的计算机实现的功能块，对在控制单元中预设的关于功能模块与至少一个另外的功能模块的交互的规则和互连进行补充。在此重要本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功能模块(2，3，4，16，17)，包括：
2.根据权利要求1所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述通信单元(22，23，24，25)包括服务器、尤其是OPC UA服务器(22，24)和客户端、尤其是OPC UA客户端(23，25)或者包括发布者、尤其是OPC UA发布者和订阅者、尤其是OPC UA订阅者。
3.根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述通信单元(22，23，24，25)被设计和提供用于将有关所述至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)的信息、尤其是有关所述至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)的网络地址的信息接收并且存储在所述功能模块(2，3，4，16，17)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述控制单元具有计算机实现的功能块，其中，所述控制单元被设计用于，为了控制所述技术对象(18，19，20，21，31，32)，基于持久地存储在所述
5.根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述能配置的逻辑单元具有计算机实现的功能块，并且所述能配置的逻辑单元被设计用于，基于已接收的所述附加的能改变地设定的规则和互连，基于所述能配置的逻辑单元的所述计算机实现的功能块，进行关于所述功能模块(2，3，4，16，17)与至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的交互的在所述控制单元中预设的规则和互连的补充。
6.一种技术设备(1)，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，所述功能模块为了交互而相互连接。
7.根据权利要求6所述的技术设备(1)，所述技术设备包括配置系统(5)，所述配置系统被设计和提供用于将所述附加的能改变地设定的规则和互连传送给所述功能模块(2，3，4，16，17)中的一个功能模块的通信单元(22，23，24，25)或者传送给多个功能模块(2，3，4，16，17)的多个通信单元(22，23，24，25)。
8.根据权利要求6或7所述的技术设备(1)，所述技术设备包括可视化系统(12)，所述可视化系统被设计用于可视化用于控制所述功能模块(2，3，4，16，17)的一个所述技术对象或多个所述技术对象(18，19，20，21，31，32)的规则和互连。
9.一种用于运行技术设备(1)中的功能模块(2，3，4，16，17)的方法，所述功能模块(2，3，4，16，17)包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于服务器与客户端架构、尤其是OPC UA服务器与客户端架构，或者基于发布者与订阅者架构、尤其是OPC UA发布者与订阅者架构，执行方法步骤b。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，所述通信单元(22，23，24，25)将有关所述至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)的信息、尤其是有关所述至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)的网络地址的信息接收并且存储在所述功能模块(2，3，4，16，17)中。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，所述功能模块(2，3，4，16，17)的所述通信单元(22，23，24，25)从所述通信伙伴获得所述附加的能改变地设定的规则和互连，所述通信伙伴是配置系统(5)，所述配置系统被设计用于在所述技术设备的运行时间期间将所述附加的能改变地设定的规则和互连传送给所述功能模块(2，3，4，16，17)的所述通信单元(22，23，24，25)和至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)，
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，借助于可视化系统(12)可视化用于控制所述功能模块(2，3，4，16，17)的一个所述技术对象或多个所述技术对象(18，19，20，21，31，32)的规则和互连。
14.一种具有程序代码指令的计算机程序，所述程序代码指令能被计算机执行以用于实施根据权利要求8至13中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读介质，包括命令，所述命令在由计算机执行时使所述计算机实施根据权利要求8至13中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种功能模块(2，3，4，16，17)，包括：
2.根据权利要求1所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述通信单元(22，23，24，25)包括服务器、尤其是opc ua服务器(22，24)和客户端、尤其是opc ua客户端(23，25)或者包括发布者、尤其是opc ua发布者和订阅者、尤其是opc ua订阅者。
3.根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述通信单元(22，23，24，25)被设计和提供用于将有关所述至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)的信息、尤其是有关所述至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的通信单元(22，23，24，25)的网络地址的信息接收并且存储在所述功能模块(2，3，4，16，17)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述控制单元具有计算机实现的功能块，其中，所述控制单元被设计用于，为了控制所述技术对象(18，19，20，21，31，32)，基于持久地存储在所述控制单元中的规则和互连来使用所述计算机实现的功能块。
5.根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，其中，所述能配置的逻辑单元具有计算机实现的功能块，并且所述能配置的逻辑单元被设计用于，基于已接收的所述附加的能改变地设定的规则和互连，基于所述能配置的逻辑单元的所述计算机实现的功能块，进行关于所述功能模块(2，3，4，16，17)与至少一个另外的功能模块(2，3，4，16，17)的交互的在所述控制单元中预设的规则和互连的补充。
6.一种技术设备(1)，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的功能模块(2，3，4，16，17)，所述功能模块为了交互而相互连接。
7.根据权利要求6所述的技术设备(1)，所述技术设备包括配置系统(5)，所述配置系统被设计和提供用于将所述附加的能改变地设定的规则和互连传送给所述功能模块(2，3，4，16，17)中的一个功能模块的通信单元(22，23，24，25)或者传送给多个功能模块(2，3，4，16，17)的多个通信单元(22，23，24，25)。
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·施图茨，马赛厄斯·莫尔迈尔，
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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