專利名稱：用于設定運行狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于設定包括多個組件的裝置的運行狀態(tài)的方法，一種計算機程序產(chǎn)品以及總運行狀態(tài)模型的應用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今正在進一步開發(fā)一些用于所有類型的電子設備的可使用的運行狀態(tài)，通過其為迄今局限于“開”和“關(guān)”的運行狀態(tài)補充了其他的變型。運行狀態(tài)其他的公知變型例如包括在專業(yè)領(lǐng)域也作為“休眠”已知的靜止狀態(tài)，在專業(yè)領(lǐng)域也作為“空閑”已知的空轉(zhuǎn)狀態(tài)以及在專業(yè)領(lǐng)域也作為“待機”已知的就緒運行。此外，已知了其他的運行狀態(tài)，通過這些運行裝置電子設備的生產(chǎn)運行暫時地被中斷，生產(chǎn)運行其后可以以與可由運行狀態(tài)“關(guān)”的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換相比更短的準備或等待時間被重新激活。也在生產(chǎn)裝置及制造裝置的組件中，在下面為在目前的實施中總是也包括電子計算機的裝置，在越來越多地注意組件的能量消耗過程中，越來越多地實現(xiàn)擴展的運行狀態(tài)。對于組件例如理解為生產(chǎn)線的加工設備或機械手，但也可以是如輸送帶、電動機那樣的裝置，它們通常使用至少最小化的電子控制裝置及使用或多或少獨特的通信接口，用于交換過程數(shù)據(jù)及運行數(shù)據(jù)。在圖4中示出了狀態(tài)機形式的運行狀態(tài)模型，通過該模型，在組件平面上通過設置運行狀態(tài)實現(xiàn)了能量管理。設置在運行狀態(tài)模型左邊緣的圓象征著組件的第一運行狀態(tài)IDL或“空閑”，設置在中間的圓象征著組件的第二運行狀態(tài)STB或“待機”及設置在最右端的圓象征著組件的第三運行狀態(tài)HIB或“休眠”。運行狀態(tài)模型中的每個運行狀態(tài)HIB，IDL，STB設有未示出的參數(shù)量。在參數(shù)量內(nèi)例如可定義一些時間間隔，這些時間間隔說明了相應運行狀態(tài)允許最少或最多保持多長時間。在各個運行狀態(tài)HIB，IDL，STB之間通過彎曲的箭頭象征運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。從第一運行狀態(tài)IDL到第二運行狀態(tài)STB的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換是可能的，但是從第二運行狀態(tài)STB到第三運行狀態(tài)HIB則是不可能的。每個狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的持續(xù)時間，該持續(xù)時間同樣可由運行狀態(tài)模型定義。相應于或類似于圖4的運行狀態(tài)模型例如根據(jù)PROFIEnergy標準也被設置用于裝置的單個組件的能量管理。此外，PROFIEnergy標準還提供到PR0FINET的接口。PR0FINET(過程現(xiàn)場網(wǎng)絡，Process Field Network)是用于將工業(yè)以太網(wǎng)應用于自動化的公開標準。通過所述接口可實現(xiàn)裝置的單個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換?？墒?，對于單個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的定義不能解決如何實現(xiàn)由多個組件組成的裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的問題。而組件彼此的復雜依賴性恰恰是在停機及開動時、或者一般地、在裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的巨大挑戰(zhàn)。對裝置中組件的順序觀察目前必須手動地實現(xiàn)。為了識別裝置的多個依賴性，迄今沒有自動的支持，使得該步驟也必須手動地進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，提供一種方法，該方法支持由多個組件構(gòu)成的裝置的自動運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。該任務在其方法方面通過具有權(quán)利要求1特征的方法解決。此外，該任務通過具有權(quán)利要求9特征的計算機程序產(chǎn)品、通過具有權(quán)利要求10特征的在過程控制系統(tǒng)中的應用以及通過具有權(quán)利要求11特征的在組件中的應用解決。在根據(jù)本發(fā)明的用于設定包括多個組件的裝置的運行狀態(tài)的方法中設有下述步驟
-通過分析結(jié)構(gòu)模型確定裝置的至少一個組件的結(jié)構(gòu)依賴性；
-通過分析運行狀態(tài)模型確定裝置的至少一個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性；
-通過分析過程模型確定裝置的至少一個組件的過程依賴性；
-基于至少一個組件的結(jié)構(gòu)依賴性及過程依賴性以及運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性建立該裝置的總運行狀態(tài)模型，其中，該總運行狀態(tài)模型在裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時預先給定至少一個組件的時間特性。開始三個確定步驟的順序此外是完全任意的，使得結(jié)構(gòu)依賴性的確定、運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性的確定和過程依賴性的確定也可以與所示出的順序不同地實現(xiàn)。本發(fā)明基于至少一個結(jié)構(gòu)模型，至少一個過程模型以及一個運行狀態(tài)模型，所述運行狀態(tài)模型以理想的、但不一定的方式針對裝置的幾乎每個組件而存在。結(jié)構(gòu)模型和過程模型考慮裝置的組件之間的結(jié)構(gòu)依賴性，其例如通過機械結(jié)構(gòu)或所實現(xiàn)的過程來給出。因此，例如機器與輸送帶的運送有關(guān)。如果機器在未提前關(guān)斷輸送帶時關(guān)斷，則會出現(xiàn)未成品的過量制造。如果執(zhí)行機構(gòu)通過組件被控制，則所述組件的關(guān)斷顯然會導致執(zhí)行機構(gòu)的功能停止。結(jié)構(gòu)模型例如可從工程工具例如COMOS中推導出，該工程工具包含電路圖、管線圖、裝置結(jié)構(gòu)等。過程模型包含用于關(guān)斷或用于其它運行狀態(tài)過渡的通用原則。這些原則例如具有以下內(nèi)容“在一系列輸送帶的情況下總是按照物品運送的順序中進行關(guān)斷”或“具有外部冷卻裝置的組件必須最后關(guān)斷”等。優(yōu)選以語義描述語言結(jié)構(gòu)化的運行狀態(tài)模型包含可能的運行狀態(tài)以及優(yōu)選對相應運行狀態(tài)的能量消耗的說明。此外，運行狀態(tài)模型優(yōu)選包含對從一個確定的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到一個另外的確定的運行狀態(tài)所需的持續(xù)時間的說明。由這些前述模型建立總運行狀態(tài)模型。該總運行狀態(tài)模型反映了用于關(guān)斷的所有時間依賴性?；谶@種依賴圖可在停機時或在整個裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時確定各個組件的最佳關(guān)斷順序或者各個組件的其它任意運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的裝置總運行狀態(tài)模型的建立例如通過形成裝置的制造過程關(guān)于所有的子制造過程的依賴圖實現(xiàn)，其中，該依賴圖反映了用于整個裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間依賴性?；诳傔\行狀態(tài)模型或依賴圖可在裝置的所希望運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時確定用于各個組件運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的最佳順序。借助于應用根據(jù)本發(fā)明的方法，有利地使裝置設計者從迄今存在的、完全手動建立裝置模型的重負中解脫出來。替換地，僅需要對組件之間的依賴性建模。這極其顯著地加速了工程過程。本發(fā)明有利的擴展構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案。有利地，至少一個基于組件的運行狀態(tài)模型包含對于組件的至少一個運行狀態(tài)的能量消耗的說明。本發(fā)明的該構(gòu)型允許在給定負荷或在裝置空轉(zhuǎn)時確定裝置的能量消耗方面最佳的運行狀態(tài)。本發(fā)明方法的另一個有利構(gòu)型規(guī)定，由所建立的總運行狀態(tài)模型這樣地確定一個修改的總運行狀態(tài)模型，其方式是，由所建立的總運行狀態(tài)模型確定最佳的狀態(tài)過渡以及其被考慮作為在修改的總運行狀態(tài)模型中簡化的狀態(tài)圖。該方法的進一步構(gòu)型基于這樣的認識，即，所建立的總運行狀態(tài)模型可能僅僅是第一工作基礎(chǔ)，該工作基礎(chǔ)可通過最佳化被改進。通常，所產(chǎn)生的總運行狀態(tài)模型被用于多個自由度，因為并不是所有的限定都被明確地建模。也就是說，裝置設計者想要進一步限定設置在總運行狀態(tài)模型中的用于運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的可能性。這些限定通過確定最佳的狀態(tài)過渡實現(xiàn)。修改的總運行狀態(tài)模型在該修改后被可選擇地在裝置上或在該裝置的模型上檢驗及由此確定新的最佳運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。根據(jù)該構(gòu)型的方法必要時被多次重復及可在過程中也造成過程模型和/或結(jié)構(gòu)模型的修改。這樣的迭代的方案由此確保了過程的持久改善。裝置在應用總運行狀態(tài)模型情況下的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以或者中央地、也就是在過程控制系統(tǒng)或“制造執(zhí)行系統(tǒng)”上也或者分散地、也就是在與其它組件配合工作的單個組件上地被控制。根據(jù)本發(fā)明的總運行狀態(tài)模型的確定也可中央或分散地進行。在中央的方案中，相應的過程模型和/或結(jié)構(gòu)模型以及運行狀態(tài)模型被傳送給中央系統(tǒng)，以便接著進行中央的分析。在此情況下，該中央系統(tǒng)可與工程工具一起配合工作。在分散的方案中，分析被分配給多個過程步驟或組件。這在每個組件具有自己的數(shù)據(jù)處理可能性以及通信單元時則尤其是有利的變型。


具有本發(fā)明的其他優(yōu)點和構(gòu)型的實施例在下面借助附圖被更詳細說明。在此示出了
圖1:用于示意性示出裝置的總運行狀態(tài)模型的結(jié)構(gòu) 圖2 :用于示意性示出由各個組件構(gòu)成的裝置的結(jié)構(gòu) 圖3 :用于示意性示出各個組件的運行狀態(tài)變化的時間依賴性的流程圖；及 圖4 :用于示意性示出單個組件的公知運行狀態(tài)模型的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式圖2示出了由多個組件構(gòu)成的裝置的示例截面，其包括第一機械手RB1，第二機械手RB2，第一輸送帶CBl，第二輸送帶CB2，第一電動機DRl，第二電動機DR2，第一變頻器CVl，第二變頻器CV2以及過程控制系統(tǒng)MES。為了根據(jù)本發(fā)明建立裝置的總運行狀態(tài)模型，按照一個實施例如下地來進行。在第一步驟中，通過分析一個或多個結(jié)構(gòu)模型來確定裝置組件之間的結(jié)構(gòu)依賴性。在此，以理想的方式確定對裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換起作用的那些組件的結(jié)構(gòu)依賴性。這樣的結(jié)構(gòu)依賴性例如從為了裝置的自動化計劃而建立的項目模型中確定。例如由該項目模型表明，控制系統(tǒng)MES通過通信標準PR0FINET與機械手RBl，RB2和變頻器CVl，CV2相連接。此外，例如由電路圖表明，電動機DRl，DR2與變頻器CV1，CV2相連接。在第二步驟中，通過分析相應組件的運行狀態(tài)模型確定裝置的至少一個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性。由例如與圖4類似存在的、存儲在各個組件中的運行狀態(tài)模型中尤其是讀出關(guān)斷條件，這些關(guān)斷條件例如定義了關(guān)斷過程的持續(xù)時間、接通過程的持續(xù)時間以及最小和最大的關(guān)斷時間。如已經(jīng)提及的，在運行狀態(tài)模型中也考慮在“開”和“關(guān)”之外的運行狀態(tài)，例如空轉(zhuǎn)狀態(tài)、準備運行等。在第三步驟中，通過分析過程模型確定過程依賴性(prozessualenAbhaengigkeit)。在此,例如分析形式上的過程說明，由其表明了，組件RBI, RB2是機械手RBI, RB2及電動機DR1，DR2驅(qū)動輸送帶CB1，CB2。此外確定了，待加工的加工物以這種順序通過所述組件RB1，CB1，CB2，RB2。在過程模型中例如還定義了通用的關(guān)斷原則。所屬的數(shù)據(jù)組例如包含下述原則 -輸送帶CBl，CB2必須被按照運行方向的順序被關(guān)斷；
-機械手RB1，RB2和與其連接的輸送帶CB1，CB2可被同時關(guān)斷；及 -控制系統(tǒng)MES被最后關(guān)斷?；谒_定的結(jié)構(gòu)依賴性和運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性，現(xiàn)在首先以根據(jù)圖1的很大程度上不言自明的依賴圖的形式建立裝置的總運行狀態(tài)模型。借助于針對圖1中示出的依賴圖的搜索策略在下面確定關(guān)斷順序，所述順序例如可被輸出到相應的過程控制系統(tǒng)。依賴圖可能部分地從規(guī)劃工具輸入。作為關(guān)斷順序的確定結(jié)果得出了具有圖3中示出的關(guān)斷順序的流程圖。在根據(jù)圖3的流程圖中，在橫坐標T上繪制時間。各個組件RBl，CVl，CV2，RB2, MES的關(guān)斷開始和持續(xù)時間被繪制為相應的在時間T上的黑色橫梁。在本發(fā)明的一個實施形式中，由所建立的總運行狀態(tài)模型確定一個修改的總運行狀態(tài)模型，該模型被重新結(jié)合圖1來說明。在建立修改的總運行狀態(tài)模型時，由所建立的總運行狀態(tài)模型確定最佳的狀態(tài)過渡并且在修改的總運行狀態(tài)模型中僅考慮這些狀態(tài)過渡。最佳狀態(tài)過渡的確定例如利用節(jié)點減少的手段實現(xiàn)。圖1示出了所述用于裝置組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的依賴圖。換句話說，依賴圖包含裝置的現(xiàn)有組件作為節(jié)點量。在圖中，當兩個節(jié)點U和V可被同時關(guān)斷時，在兩個節(jié)點U和V之間有一個無方向性的連結(jié)線。兩個二元關(guān)系被總結(jié)為公式U ( V。該二元關(guān)系U ( V是可傳遞的?；谠撎匦?，可減少連結(jié)線數(shù)量。
權(quán)利要求
1.用于設定包括多個組件的裝置的運行狀態(tài)的方法，包括下述步驟 -通過分析結(jié)構(gòu)模型確定裝置的至少一個組件的結(jié)構(gòu)依賴性； -通過分析運行狀態(tài)模型確定裝置的至少一個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性； -通過分析過程模型確定裝置的至少一個組件的過程依賴性； -基于至少一個組件的結(jié)構(gòu)依賴性及過程依賴性以及運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性建立裝置的總運行狀態(tài)模型，其中，該總運行狀態(tài)模型在裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時預先給定至少一個組件的時間特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該運行狀態(tài)模型定義至少一個針對所述組件的可能運行狀態(tài)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該運行狀態(tài)模型包含對所述組件的至少一個運行狀態(tài)的能量消耗的說明。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該運行狀態(tài)模型定義用于所述組件的至少一個運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的持續(xù)時間。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)模型反映一個組件與至少另一個組件的結(jié)構(gòu)配合作用。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該過程模型反映一個組件與至 少另一個組件的過程依賴性。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，由所建立的總運行狀態(tài)模型這樣地確定修改的總運行狀態(tài)模型，其方式是，由所建立的總運行狀態(tài)模型確定最佳的狀態(tài)過渡并且在修改的總運行狀態(tài)模型中僅考慮最佳的狀態(tài)過渡。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，由所述總運行狀態(tài)模型在裝置的可預先給定的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時確定裝置的至少一個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序。
9.具有用于執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法的裝置的計算機程序產(chǎn)品，當該計算機程序產(chǎn)品被在過程計劃系統(tǒng)上實施時。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置的總運行狀態(tài)模型在過程控制系統(tǒng)中的應用。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置的總運行狀態(tài)模型在組件中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于設定運行狀態(tài)的方法。相應于標準PROFIEnergy的產(chǎn)品裝置的運行狀態(tài)過渡被越來越多地設置用于在裝置內(nèi)部的單個組件的能量管理。然而，對于單個組件的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的定義可造成不能解決如何實現(xiàn)由多個組件構(gòu)成的裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的問題。本發(fā)明提出了一種裝置，該裝置支持由多個組件構(gòu)成的裝置的自動運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
文檔編號G05B19/04GK103034134SQ20121037098
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者J.奈迪希, B.奧普格諾特, M.皮爾克, C.賽茨 申請人:西門子公司