DE19740972C1 - Einrichtung zum Modellieren und Simulieren einer technischen Anlage - Google Patents

Description

Im Anlagenbau muß der Auftragnehmer, beispielsweise für die elektrotechnische Ausstattung, in der Phase der Aufgaben­ klärung, d. h. zwischen der Auftragserteilung und der -reali­ sierung, mit dem Auftraggeber die konkrete Ausführung des Vorhabens spezifizieren. Hierzu wird das automatisierungs­ technische Verhalten der Anlage im allgemeinen mit dem Kunden in Gesprächen oder in informellen Anforderungsdokumenten ge­ klärt und in der Regel in einem Pflichtenheft festgehalten. Informelle Pflichtenhefte bergen die Gefahr der Mißinterpre­ tation von Anforderungen des Kunden. Zudem besteht in der Phase der Aufgabenklärung kaum eine Möglichkeit, die Anforde­ rungen auf Konsistenz, Vollständigkeit und Realisierbarkeit zu überprüfen und zu dokumentieren. Mängel in der Aufgaben­ klärung zeigen sich häufig erst bei der Inbetriebnahme der Anlage und lassen sich dann im allgemeinen nur mit hohem Aufwand beseitigen.

Aus der US 5 666 297 ist eine Einrichtung zum Modellieren und Simulieren einer zur Durchführung eines technischen Prozesses dienenden und aus unterschiedlichen Anlagenobjekten bestehen­ den Anlage bekannt. Die bekannte Einrichtung enthält Funk­ tionsbausteine, die die unterschiedlichen Anlagenobjekte modellieren und die bei der Definition der Funktionsbausteine nach ihrer Ausführung im Rahmen der Prozeßsimulation über eine Steuerschnittstelle Ein- und Ausgangsinformationen übertragen. Die Variablen und Parameter aller Funktions­ bausteine werden in einer Speichereinrichtung abgespeichert und bei der Ausführung der Funktionsbausteine zwischen der Speichereinrichtung und den Funktionsbausteinen übertragen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit techni­ schen Mitteln die Planung einer technischen Anlage zu verein­ fachen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die in Patent­ anspruch 1 angegebene Einrichtung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrich­ tung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es in vorteil­ hafter Weise, Anlagenmodelle unter Verwendung von vordefi­ nierten Funktionsbausteinen, die unterschiedliche Typen von Anlagenobjekten modellieren, schnell und einfach zu erstellen und ihr automatisierungstechnisches Verhalten zu simulieren. Die vordefinierten Funktionsbausteine liegen dabei im wesent­ lichen für Anlagenobjekte vor, die einen Wiederhol-Charakter haben, also nicht spezifisch für eine bestimmte Anlage sind. Beispiele für solche Anlagenobjekte sind Pumpen, Ventile, Fördereinrichtungen, Behälter, Sensoren usw. Die Funktions­ bausteine enthalten jeweils ein Basismodell des nachzubilden­ den Anlagenobjekts, das ihm zugeführte objekttypspezifische Eingangsinformationen in objekttypspezifische Ausgangs­ informationen umsetzt. Dabei besteht jedes Basismodell vor­ zugsweise aus einem Automatisierungsteil, das das automati­ sierungstechnische Verhalten des Anlagenobjekts, z. B. das Ein- oder Ausschalten einer Pumpe, die Drehzahlregelung des Pumpenantriebs usw., beschreibt, und aus einem Prozeßteil, das das prozeß- oder verfahrenstechnische Verhalten des be­ treffenden Anlagenobjekts, z. B. den Aufbau eines Flüssig­ keitsdrucks nach dem Einschalten der Pumpe, modelliert. Die Zusammenhänge zwischen dem automatisierungstechnischen und dem prozeßtechnischen Verhalten, z. B. erhöht sich der Flüs­ sigkeitsdruck, wenn die Pumpe eingeschaltet wird, sind in dem Funktionsbaustein gekapselt und für den Anwender nicht sicht­ bar.

Die Modellierung des prozeßtechnischen Verhaltens ist auf Prozeßwerte beschränkt, die das betreffende Anlagenobjekt zur Ausführung seiner Funktion innerhalb der Anlage von unmittel­ bar benachbarten Anlagenobjekten zugeführt bekommt oder die­ sen zuführt. Dementsprechend weist der vordefinierte Funk­ tionsbaustein eine objekttypspezifische Anzahl von Verknüp­ fungsschnittstellen zu anderen Funktionsbausteinen auf, über die die Prozeßwerte übertragbar sind. Bei der erwähnten be­ vorzugten Aufteilung des Basismodells in ein Automatisie­ rungsteil und ein Prozeßteil bestehen die Verknüpfungs­ schnittstellen vorzugsweise jeweils aus einer entsprechenden Automatisierungsschnittstelle und einer Prozeßschnittstelle. Der Funktionsbaustein für das erwähnte Anlagenobjekt "Pumpe" weist beispielsweise im einfachsten Fall zwei Verknüpfungs­ schnittstellen zu den Funktionsbausteinen zweier weiterer Anlagenobjekte auf, von denen das eine Anlagenobjekt in Richtung des Flüssigkeitsstroms vor und das andere Anlagen­ objekt hinter der Pumpe liegt. Notwendige Prozeßwerte, die über die Verknüpfungsschnittstellen übertragen werden, sind z. B. der Flüssigkeitsstrom in m³/s und der Flüssigkeitsdruck in bar. Dabei sind die Verknüpfungsschnittstellen vorzugs­ weise so ausgebildet, daß die Prozeßwerte zwischen benach­ barten Funktionsbausteinen bidirektional, also nicht nur in Wirkungsrichtung, sondern auch in der entgegengesetzten Rich­ tung der Rückwirkung, übertragbar sind. So wird z. B. bei dem Funktionsbaustein für eine Pumpe der durch sie erzeugte Flüs­ sigkeitsstrom und -druck nicht nur zu dem in Richtung der Flüssigkeitsströmung nächsten Funktionsbaustein, z. B. für ein Ventil, übertragen, sondern auch in umgekehrter Richtung eine Übertragung des durch das Ventil ggf. begrenzten Flüs­ sigkeitsstroms und des als Folge davon erhöhten Flüssigkeits­ drucks ermöglicht. Damit ist es z. B. möglich, die Druckrück­ wirkung eines defekten Ventils auf die davorliegende Pumpe zu simulieren.

Als weitere äußere Schnittstelle weist jeder vordefinierte Funktionsbaustein eine standardisierte Steuerschnittstelle auf, über die dem Funktionsbaustein ein zu seinem Ein- oder Ausschalten dienender Ansteuerungsbefehl sowie Sollwerte und/oder Steuerparameter zuführbar sind; in umgekehrter Rich­ tung werden über die Steuerschnittstelle Istwerte und/oder Zustandswerte aus dem Funktionsbaustein heraus übertragen. Da es sich bei diesen Eingangs- und Ausgangsinformationen des Basismodells nicht um prozeßtechnische, sondern um automati­ sierungstechnische Informationen handelt, ist die Steuer­ schnittstelle bei der erwähnten bevorzugten Aufteilung des Basismodells in ein Automatisierungsteil und ein Prozeßteil Bestandteil des Automatisierungsteils. Im Fall der bereits erwähnten Pumpe handelt es sich bei den Sollwerten beispiels­ weise um die Solldrehzahl des Pumpenantriebs; die Istwerte bestehen dann aus der Istdrehzahl.

Die vordefinierten Funktionsbausteine lassen sich zu einem Anlagenobjektmodell anordnen, wobei die Verknüpfung der Funktionsbausteine über ihre Verknüpfungsschnittstellen er­ folgt. Enthält eine zu modellierende Anlage beispielsweise drei Pumpen, so werden durch Kopieren des für das Anlagen­ objekt "Pumpe" vordefinierten und in einer Speichereinrich­ tung abgelegten Funktionsbausteins drei einzelne Funktions­ bausteine erzeugt und entsprechend der zu modellierenden Anlagenstruktur zusammen mit anderen Funktionsbausteinen verknüpft. Um die in dem Anlagenobjektmodell verknüpften Funktionsbausteine unterscheiden zu können, enthält jeder vordefinierte Funktionsbaustein Mittel zum Eintragen einer Kennung. Da die als Beispiel erwähnten drei Pumpen der zu modellierenden Anlage unterschiedliche Baugrößen oder Pump­ leistungen aufweisen können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das in dem vordefinierten Funktionsbaustein enthaltene Basis­ modell über die Steuerschnittstelle parametrierbar ist. So können aus einem einzigen vordefinierten Funktionsbaustein für eine Pumpe oder, um ein anderes Beispiel zu nennen, für einen Behälter durch Kopieren und Parametrieren unterschied­ liche Funktionsbausteine für unterschiedlich dimensionierte Pumpen bzw. Behälter erzeugt werden. Einmal parametrierte Funktionsbausteine können, wenn sie wiederholt verwendbar sein sollen, als neue vordefinierte Funktionsbausteine ab­ gespeichert werden. Ebenso können erstellte Anlagenobjekt­ modelle oder Teile davon abgespeichert werden, so daß daraus neue Anlagenobjektmodelle durch Kopieren und Modifizieren gebildet werden können.

Mit dem erstellten Anlagenobjektmodell ist bereits das prozeßtechnische Verhalten der Anlage simulierbar, da alle Funktionsbausteine die Basisautomatisierung der modellierten Anlagenobjekte enthalten, so daß eine Hand-Bedienung des Anlagenobjektmodells möglich ist. Hierzu weisen die Funk­ tionsbausteine vorzugsweise Mittel zum Zuführen des An­ steuerungsbefehls von Hand auf.

Das automatisierungstechnische Verhalten einer Anlage bildet sich nicht automatisch aus dem Einzelverhalten der Anlagen­ objekte. Um daher auch übergeordnete Automatisierungsaspekte einer Anlage, insbesondere ihr Gesamtverhalten, simulieren zu können, ist ein vordefinierter Befehlsbaustein vorhanden, in den die Kennung eines Funktionsbausteins sowie der an den Funktionsbaustein über seine Steuerschnittstelle übertragbare Ansteuerungsbefehl, die Sollwerte und/oder die Steuerpara­ meter eintragbar sind. Der Befehlsbaustein läßt sich mehrfach kopieren und in einer gewünschten Befehlsfolge anordnen, ent­ sprechend der die in den Befehlsbausteinen jeweils gekenn­ zeichneten Funktionsbausteine die in den jeweiligen Befehls­ bausteinen eingetragenen Ansteuerungsbefehle, Sollwerte und Steuerparameter übertragen bekommen und als Folge dessen das Verhalten des von ihnen jeweils modellierten Anlagenobjekts simulieren. Wie die Funktionsbausteine können auch die Be­ fehlsbausteine mit den darin enthaltenen Einträgen oder be­ reits aus Befehlsbausteinen erstellte Befehlsfolgen abge­ speichert, kopiert und modifiziert werden.

Um den vordefinierten Befehlsbaustein universell einsetzen zu können, ist er vorzugsweise dazu ausgebildet, die Istwerte und Zustandsparameter eines in einer Befehlsfolge angeordne­ ten und in dem Befehlsbaustein kennzeichenbaren Funktions­ bausteins abzufragen, mit in den Befehlsbaustein eintragbaren festen Werten bzw. Zuständen zu vergleichen und die Übertra­ gung des Ansteuerungsbefehls, der Sollwerte und/oder der Zu­ standsparameter in Abhängigkeit von dem Vergleich auszulösen. Ferner kann diese Übertragung auch in Abhängigkeit von dem Ablauf einer in den Befehlsbaustein eingebbaren Zeit aus­ gelöst werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es also, eine technische Anlage oder Teile davon auf einfache Weise zu modellieren und anschließend ihr prozeß- und automatisie­ rungstechnisches Verhalten zu simulieren. Darüber hinaus können neben den funktionalen Aussagen zur Eignung der modellierten Anlage auch nichtfunktionale, z. B. betriebs­ wirtschaftliche Aussagen, wie die Kosten einer Anlagen­ variante, der Wasser- oder Energieverbrauch, gemacht werden, wozu die vordefinierten Funktionsbausteine vorzugsweise Mittel zum Eintrag objektspezifischer Zusatzinformationen, wie z. B. die Kosten oder der Zeitaufwand zur Realisierung des betreffenden Anlagenobjekts, enthalten. Diese objekt­ spezifischen Zusatzinformationen lassen sich dann aus allen in einem Anlagenobjektmodell verwendeten Funktionsbausteinen entnehmen und automatisch geordnet in eine Tabelle über­ tragen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, wobei als Beispiel für eine zu modellierende Anlage eine Mälzerei betrachtet wird. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Darre als Beispiel für eine Teilanlage inner­ halb einer Mälzerei,

Fig. 2 ein Beispiel für die Bildung eines Anlagenobjekt­ modells für die Teilanlage "Darre", bestehend aus einer Anordnung unterschiedlicher Funktionsbau­ steine,

Fig. 3 ein Beispiel für den Aufbau eines Funktionsbau­ steins

Fig. 4 ein Beispiel für ein Gesamtmodell der Teilanlage "Darre" mit dem Anlagenobjektmodell und einem aus einem Teilrezeptmodell und einem Rezeptoperations­ modell bestehenden Rezeptmodell,

Fig. 5 ein Beispiel für das Teilrezeptmodell, bestehend aus unterschiedlichen Teilrezepten und darin enthaltenen Rezeptoperationen,

Fig. 6 ein Beispiel für eine Rezeptoperation in Form einer aus unterschiedlichen Befehlsbausteinen bestehenden Befehlsfolge und

Fig. 7 ein Beispiel für eine Tabelle mit objektspezifischen Zusatzinformationen aus den in dem Anlagenobjekt­ modell angeordneten Funktionsbausteinen.

In einer Mälzerei wird Getreide zu Malz verarbeitet, wobei sich der in der Mälzerei ablaufende Prozeß in die aufein­ anderfolgenden Teilprozesse "Weichen", "Keimen" und "Darren" mit dazwischen jeweils erfolgenden Be- und Entladevorgängen unterteilen läßt. Bei dem Teilprozeß "Weichen" wird das Getreide mit Wasser angereichert und gereinigt. Dieser Teil­ prozeß beinhaltet das Be- und Entladen, das Ein- und Aus­ lassen von Wasser und das Absaugen des anfallenden Kohlen­ dioxids. Beim Teilprozeß "Keimen" wird das Getreide eine be­ stimmte Zeit zum Keimen angeregt. Dieser Teilprozeß beinhal­ tet wiederum das Be- und Entladen, das Wenden und Befeuchten des Getreides und das geregelte Lüften und Kühlen. Beim Teil­ prozeß "Darren" wird das Getreide getrocknet. Dieser Teil­ prozeß beinhaltet wiederum das Be- und Entladen und das ge­ regelte Lüften und Heizen des Getreides. Durch unterschied­ liche Bauweisen und Standorte von Mälzereien kommt es zu Unterschieden in der Bauart der Teilanlagen und der Ma­ schinenteile. So muß beispielsweise anderen Außentemperatur- oder Feuchtebedingungen durch veränderte Heiz- oder Kühl­ maßnahmen Rechnung getragen werden. Unterschiedliche Be­ hälterformen wie beispielsweise runde oder rechteckige Darren verlangen verschiedene Transporteinrichtungen.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Darre, hier speziell einer Einhordendarre, als Beispiel für eine Teil­ anlage einer Mälzerei. Über ein Frischluftventil 1 gelangt Frischluft 2 in einen Luftsammler 3. Aus diesem wird mittels eines Gebläses 4 Luft abgesaugt, wobei die Luft mittels einer Heizung 5 erwärmt wird. Die so erwärmte Luft wird an einer ersten Temperaturmeßeinrichtung 6 vorbei in einen Druckraum 7 gefördert, von wo aus sie von unten nach oben durch eine Horde 8 in einen Darrkasten 9 strömt, in dem das zu trock­ nende Getreide 10 enthalten ist. Mittels einer zweiten Tempe­ raturmeßeinrichtung 11 wird die Temperatur des Getreides 10 gemessen. Eine dritte Temperaturmeßeinrichtung 12 ist in dem Raum über dem Darrkasten 9 angeordnet, von wo aus die Luft zurück in den Luftsammler 3 gelangt. Ein Teil dieser Luft wird als Rückluft 13 zusammen mit der Frischluft 2 wieder von dem Gebläse 4 angesaugt, während der andere Teil als Abluft 14 über ein Abluftventil 15 die Darre verläßt.

Am Beispiel dieser Darre soll im folgenden erläutert werden, wie mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Anlage bzw. Teilanlage modelliert und ihr Verhalten simuliert werden kann.

Fig. 2 zeigt eine in einer Speichereinrichtung 16 abgelegte Objektbibliothek 17, die für den Branchenbereich "Mälzerei" eine Vielzahl von vordefinierten Funktionsbausteinen 18 ent­ hält, die unterschiedliche Typen von Anlagenobjekten modellieren. Diese Typen von Anlagenobjekten umfassen beispiels­ weise den Typ "Ventil", der bei der in Fig. 1 gezeigten Darre einmal als Frischluftventil 1 und einmal als Abluft­ ventil 15 vorkommt. Weitere Typen von Anlagenobjekten finden sich in der Heizung 5, dem Gebläse 4, den Temperaturmeß­ einrichtungen 6, 11 und 12 und den hier im einzelnen nicht bezeichneten Luftführungskanälen, zu denen auch der Luft­ sammler 3 gehört. Neben der Objektbibliothek 17 enthält die Speichereinrichtung 16 weitere Objektbibliotheken 19 für weitere Branchen.

Wie Fig. 2 weiter zeigt, lassen sich die einzelnen vordefi­ nierten Funktionsbausteine 18 aus der Objektbibliothek 17 herauskopieren und entsprechend dem Stofffluß in der zu mo­ dellierenden Anlage, hier also entsprechend der Luftführung in der Darre, zu einem Anlagenobjektmodell ("Darre") 20 verknüpfen. Dabei wird jedem einzelnen Funktionsbaustein 18 des Anlagenobjektmodells 20 eine eigene Kennung zugeordnet, um auch mehrfach vorkommende Funktionsbausteine 18 ein und desselben Anlagenobjekttyps, hier z. B. des Typs "Temperatur­ meßeinrichtung", identifizieren zu können. Jeder Funktions­ baustein 18 enthält, wie im folgenden noch erläutert wird, ein ihm zugeführte objekttypspezifische Eingangsinformationen in objekttypspezifische Ausgangsinformationen umsetzendes Basismodell des betreffenden Anlagenobjekts sowie ein zum Eintrag der Kennung ausgebildetes Kennzeichnungsteil. Bei zumindest einem Teil der Funktionsbausteine 18 kann das Basismodell parametriert werden, um beispielsweise bei dem Anlagenobjekt des Typs "Darrkasten" unterschiedliche Bau­ größen einstellen zu können.

Fig. 3 zeigt etwas detaillierter den allgemeinen Aufbau eines Funktionsbausteins 18 mit dem darin enthaltenen Basis­ modell 21 des dem Funktionsbaustein 18 jeweils zugeordneten Anlagenobjekttyps. Das Basismodell 21 besteht aus einem Auto­ matisierungsteil 22, das das automatisierungstechnische Ver­ halten des Anlagenobjekts modelliert, und einem Prozeßteil 23, das das prozeß- oder verfahrenstechnische Verhalten des Anlagenobjekts nachbildet. Jeder Funktionsbaustein 18 weist, wie auch Fig. 2 zeigt, eine objekttypspezifische Anzahl von Verknüpfungsschnittstellen 24 zu anderen Funktionsbausteinen 18 auf. Dabei besteht die Verknüpfungsschnittstelle 24 aus einer Automatisierungsschnittstelle 25 zur Verknüpfung der Automatisierungsteile 22 und aus einer Prozeßschnittstelle 26 zur Verknüpfung der Prozeßteile 23 jeweils aneinandergrenzen­ der Funktionsbausteine 18. Das Automatisierungsteil 22 und das Prozeßteil 23 sind über eine interne Schnittstelle 27 miteinander verbunden. Weiterhin weist das Automatisierungs­ teil 22 nach außen eine Steuerschnittstelle 28 auf. Über die Steuerschnittstelle 28 und die Verknüpfungsschnittstellen 24 werden die dem Basismodell 21 zugeführten Eingangsinforma­ tionen und die von dem Basismodell 21 daraus erzeugten Aus­ gangsinformationen übertragen.

Über die Steuerschnittstelle 28 sind dem Funktionsbaustein 18 als Eingangsinformationen ein Ansteuerungsbefehl 29 zum Ein- oder Ausschalten des Funktionsbausteins 18 und Sollwerte und/oder Steuerparameter 30 zuführbar. Darüber hinaus weist der Funktionsbaustein 18 Mittel 32 zum Ein- oder Ausschalten von Hand auf. Schließlich sind Mittel 35 und 36 vorhanden, um über die Steuerschnittstelle 28 eine Kennung für den Funk­ tionsbaustein 18 und objektspezifische Informationen, wie z. B. der Preis des betreffenden Anlagenobjekts, in den Funk­ tionsbaustein 18 einzutragen. Das Automatisierungsteil 22 nimmt aufgrund der ihm zugeführten Eingangsinformationen einen Automatisierungszustand ein, der zusammen mit prozeß­ bezogenen Sollwerten über die interne Schnittstelle 27 dem Prozeßteil 23 mitgeteilt wird. In umgekehrter Richtung werden prozeßbezogene Istwerte von dem Prozeßteil 23 an das Auto­ matisierungsteil 22 übergeben. Als Ausgangsinformationen kann der Funktionsbaustein 18 über die Steuerschnittstelle 28 Ist­ werte und/oder Zustandsparameter 31 abgeben.

Die Verknüpfungsschnittstellen 24 dienen dazu, Prozeßwerte 33 zwischen den in dem Anlagenobjektmodell 20 jeweils benach­ barten Funktionsbausteinen 18 zu übertragen. Die Übertragung erfolgt dabei bidirektional, also sowohl in Wirkungsrichtung als auch in Rückwirkungsrichtung. Das bedeutet, daß ein Funk­ tionsbaustein 18 einem in einem Materialstrom nachgeschalte­ ten Funktionsbaustein 18 ein Material mit bestimmten, durch die Prozeßwerte 33 definierten Eigenschaften anbietet. Der nachgeschaltete Funktionsbaustein 18 entscheidet, ob er das Material mit den angebotenen Eigenschaften annimmt und mit diesen oder modifizierten Eigenschaften an einen übernächsten Funktionsbaustein 18 weiterreicht. Wenn der nachgeschaltete Funktionsbaustein 18 das Material annimmt, meldet er die Ab­ nahmemenge an den vorgeschalteten Funktionsbaustein 18 zurück, der dann seinerseits entsprechend durch eine Meldung an den davorliegenden Funktionsbaustein oder durch Verändern der angebotenen Stoffmenge reagiert. Neben den Prozeßwerten 33 können über die Automatisierungsschnittstellen 25 unab­ hängig von einer übergeordneten Steuerung über die Steuer­ schnittstelle 28 Befehle 34 zum Ein- und Ausschalten, Soll- und Istwerte sowie Automatisierungszustände direkt zwischen den Funktionsbausteinen 18 übertragen werden.

Mit dem in Fig. 2 gezeigten Anlagenobjektmodell 20 ist be­ reits das prozeßtechnische Verhalten der modellierten Anlage bzw. Teilanlage simulierbar, weil jeder Funktionsbaustein 18 in seinem Automatisierungsteil 22 die Basisautomatisierung des jeweiligen Anlagenobjekts enthält. Damit ist eine Hand- Bedienung des Anlagenobjektmodells 20 möglich. Um darüber hinaus auch übergeordnete Automatisierungsaspekte, ins­ besondere das Gesamtverhalten der Anlage, simulieren zu können, werden, wie im folgenden erläutert wird, die Funk­ tionsbausteine 18 des Anlagenobjektmodells 20 über ihre Steuerschnittstellen 28 von Befehlsbausteinen angesteuert, die ähnlich den Funktionsbausteinen 18 in dem Anlagenobjekt­ modell 20 innerhalb eines Rezeptmodells angeordnet werden können.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für das Gesamtmodell 40 der zu modellierenden Anlage bzw. Teilanlage, bestehend aus dem Rezeptmodell 41 und dem Anlagenobjektmodell 20. Das Rezept­ modell 41 besteht seinerseits aus einem Teilrezeptmodell 42 und einem Rezeptoperationsmodell 43. Das Teilrezeptmodell 42 besteht aus allen notwendigen Teilrezepten 44 zum Steuern des Anlagenobjektmodells 20, wobei die einzelnen Teilrezepte 44 parallel und sequentiell verknüpfbar sind.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für das Teilrezeptmodell 42 zum Ansteuern des in Fig. 2 gezeigten Anlagenobjektmodells 20 mit der Bezeichnung "Darre". In der in Fig. 1 gezeigten Darre wird das gekeimte Getreide 10 getrocknet. Dazu muß das Getreide 10 zunächst in den Darrkasten 9 geladen und dann gleichzeitig beheizt und belüftet werden. Ist der gewünschte Trocknungsgrad erreicht, wird der Darrkasten 9 wieder ent­ laden. Um diesen Sachverhalt zu modellieren, werden vier Teilrezepte 44 für das "Beladen", "Heizen", "Lüften" und "Entladen" angelegt und entsprechend der auszuführenden Reihenfolge verknüpft. Jedes einzelne dieser Teilrezepte 44 enthält in einem von dem Anwender auszufüllenden Dialog eine Auflistung von abzuarbeitenden Rezeptoperationen 45 sowie ggf. Sollwerte "SW", mit denen die Rezeptoperationen 45 ver­ sorgt werden müssen. Sobald z. B. das Teilrezept "Beladen" vom Anwender oder von einem vorgeschalteten Teilrezept aktiviert wird, werden nacheinander die Rezeptoperationen "200-Start", "400-Justieren" usw. aktiviert. In diesen Rezeptoperationen 45 ist spezifiziert, wie die Funktions­ bausteine 18 des Anlagenobjektmodells 20 angesteuert werden sollen.

Wie Fig. 4 zeigt, sind die einzelnen Rezeptoperationen 45 Bestandteil des Rezeptoperationsmodells 43 und bestehen je­ weils aus einer Folge von Befehlsbausteinen 46, mit denen die Funktionsbausteine 18 des Anlagenobjektmodells 20 über ihre Steuerschnittstellen 28 unmittelbar angesteuert werden. Ent­ sprechend dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel besteht die Rezeptoperation "200-Start" aus dem Teilrezept "Beladen" (vgl. Fig. 5) aus vier hintereinandergeschalteten Befehls­ bausteinen 46, die jeweils direkt Ansteuerungsbefehle an die Funktionsbausteine 18 ausgeben. Die einzelnen Befehlsbau­ steine 46 basieren auf einem allgemein gültigen, vordefinier­ ten Befehlsbaustein, der Mittel 47 zum Eintragen der Kennung eines Funktionsbausteins 18, hier z. B. ein Fahrantrieb mit der Kennung "05M7004", Mittel 48 zum Eintragen des Ansteue­ rungsbefehls, hier "Aus", und Mittel 49 zum Eintragen einer vorgegebenen Anzahl von Sollwerten und Steuerparametern auf­ weist. Der Ansteuerungsbefehl, hier also das Ausschalten des Fahrantriebes mit der Kennung "05M7004", wird je nach Eintrag über weitere Mittel 50 entweder bedingt oder unbedingt an den gekennzeichneten Funktionsbaustein 18 übertragen. Bei der un­ bedingten Übertragung (Schaltfläche "immer") wird der An­ steuerungsbefehl sofort an den Funktionsbaustein 18 über­ mittelt. Bei der bedingten Übertragung (Schaltflächen "wenn Wert" und "wenn Zustand") wird der Ansteuerungsbefehl in Ab­ hängigkeit davon übermittelt, ab der Istwert oder Zustands­ parameter eines durch Angabe seiner Kennung auswählbaren Funktionsbausteins 18 mit einem eingebbaren festen Wert bzw. Zustand übereinstimmt oder im Falle des Istwertes größer oder kleiner als der feste Wert ist. Darüber hinaus kann die Über­ tragung des Ansteuerungsbefehls auch in Abhängigkeit davon erfolgen, ob bei einem Zeitgeber (Schaltfläche "Timer") eine eingegebene Zeit abgelaufen ist. Bei dem gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel wird der Fahrantrieb mit der Kennung "05M7004" dann ausgeschaltet, wenn ein Positionsschalter mit der Ken­ nung "05PIC10" eingeschaltet ist.

Der Anwender bildet das Rezeptoperationsmodell 43 durch Kopieren und Anordnen des vordefinierten Befehlsbausteins 46 in der gewünschten Folge. Wie Fig. 4 zeigt, wird durch zu­ sätzliche Kontrollbausteine 51 in Verbindung mit den Befehls­ bausteinen 46 erreicht, daß die Befehlsbausteine 46 nicht zwangsweise in einer Linie nacheinander abgearbeitet werden müssen. Die Kontrollbausteine 51 erlauben Fallunterschei­ dungen, wobei je nach Erfüllung einer Bedingung anschließend entweder der eine oder ein anderer Befehlsbaustein aufgerufen wird, und Schleifen, bei denen ein Befehlsbaustein mit einer fest vorgegebenen oder variablen Anzahl an Wiederholungen bearbeitet wird.

Fig. 7 zeigt schließlich ein Beispiel für eine Tabelle, in der die in den im Anlagenobjektmodell 20 verwendeten Funk­ tionsbausteinen 18 eingetragenen objektspezifischen Zusatz­ informationen automatisch angeordnet sind.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Modellieren und Simulieren einer zur Durchführung eines technischen Prozesses dienenden Anlage, die unterschiedliche Anlagenobjekte (z. B. 4, 5) enthält, mit folgenden Merkmalen:

• - in einer Speichereinrichtung (16) sind vordefinierte, unterschiedliche Typen von Anlagenobjekten (4, 5) model­ lierende Funktionsbausteine (18) enthalten,
• - jeder Funktionsbaustein (18) enthält ein ihm zugeführte objekttypspezifische Eingangsinformationen in objekttyp­ spezifische Ausgangsinformationen umsetzendes Basismodell (21) des betreffenden Typs eines Anlagenobjekts sowie ein zum Eintrag einer Kennung ausgebildetes Kennzeichnungsteil,
• - der Funktionsbaustein (18) weist eine Steuerschnittstelle (28) auf, über die als Eingangsinformationen ein Ansteue­ rungsbefehl zum Ein- oder Ausschalten des Funktionsbau­ steins (18) und Sollwerte und/oder Steuerparameter sowie als Ausgangsinformationen Istwerte und/oder Zustands­ parameter jeweils in einer nach oben begrenzten, objekt­ typspezifischen Anzahl übertragbar sind,
• - der Funktionsbaustein (18) weist ferner eine objekttyp­ spezifische Anzahl von Verknüpfungsschnittstellen (24) zu anderen Funktionsbausteinen (18) auf, über die als Ein- und/oder Ausgangsinformationen relevante Prozeßwerte über­ tragbar sind,
• - es sind Mittel zum Kopieren der vordefinierten Funktions­ bausteine (18) sowie zum Kennzeichnen und zum Verknüpfen der kopierten Funktionsbausteine (18) zu einem Anlagen­ objektmodell (20) vorhanden,
• - es ist ein vordefinierter Befehlsbaustein (46) vorhanden, der Mittel (47, 48, 49) aufweist, die zum Eintragen der Kennung eines Funktionsbausteins (18), zum Eintragen des Ansteuerungsbefehls, der Sollwerte und der Steuerparameter und zum Übertragen dieser Eingangsinformationen an die Steuerschnittstelle (28) des jeweils gekennzeichneten Funktionsbausteins (18) ausgebildet sind,
• - es sind Mittel zum Kopieren des vordefinierten Befehls­ bausteins (46) und zum Anordnen der kopierten Befehlsbau­ steine (46) in einer gewünschten Befehlsfolge vorhanden, entsprechend der die Befehlsbausteine (46) zum Übertragen der in ihnen jeweils eingetragenen Eingangsinformationen an die jeweils gekennzeichneten Funktionsbausteine (18) auf­ gerufen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der vordefinierte Befehlsbaustein (46) weitere Mittel (50) aufweist, die dazu ausgebildet sind, die Kennung eines in dem Anlagenobjektmodell (20) angeordneten Funktions­ bausteins (18) einzutragen, die Istwerte und Zustandspara­ meter des so gekennzeichneten Funktionsbausteins (18) über seine Steuerschnittstelle (28) abzufragen, die abgefragten Istwerte und Zustandsparameter mit in den Befehlsbaustein (46) eintragbaren festen Werten bzw. Zuständen zu vergleichen und die Übertragung des Ansteuerungsbefehls, der Sollwerte und/oder der Steuerparameter in Abhängigkeit von dem Ver­ gleich auszulösen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vordefinierte Befehlsbaustein (46) einen Zeitgeber enthält, der dazu ausgebildet ist, die Übertragung des Ansteuerungsbefehls, der Sollwerte und/oder der Steuer­ parameter in Abhängigkeit von dem Ablauf einer eingebbaren Zeit auszulösen.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das in dem vordefinierten Funktionsbaustein (18) enthaltene Basismodell (21) über die Steuerschnittstelle (28) parametrierbar ist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Basismodell (21) aus einem das automatisierungstechnische Verhalten des Anlagen­ objekts (z. B. 4, 5) modellierenden Automatisierungsteil (22) und einem das prozeßtechnische Verhalten des Anlagenobjekts (4, 5) modellierenden Prozeßteil (23) besteht.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der vordefinierte Funktions­ baustein (18) Mittel (32) zum Zuführen des Ansteuerungs­ befehls von Hand aufweist.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschnitt­ stellen (24) des Funktionsbausteins (18) zur bidirektionalen Übertragung der Prozeßwerte in Wirkungsrichtung und Rück­ wirkungsrichtung ausgebildet sind.