自動化系統的仿真的製作方法

2023-05-04 03:36:56

專利名稱：自動化系統的仿真的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對至少一個技術設備的至少一個控制器進行仿真的仿真器、 系統及方法。
背景技術：
上述仿真器、系統及方法應用於自動化技術或系統工程領域。這些領域出於成本原因以及為了達到培訓和測試目的，一般都會對系統工程進行模擬。其中，將控制部件(例如SPS「可編程控制器」或PLC"可編程邏輯控制器」)實施為仿真方案(即所謂的SoftPLC)。 仿真是在標準個人計算機基礎上對控制技術的原樣模擬。需要儘可能詳細地解釋原始自動化程序。只有在必要時才調整面向環境的接口。仿真方案的目標是，通過使設備設計與仿真系統相匹配來儘可能實現原樣模擬，同時將失真度降至最低。
某些場合下需要為仿真硬體與真實硬體建立聯接。但現有技術無法以與真實硬體建立高可用聯接為目的，將以仿真模式運行的自動化設備明晰納入原始的網絡設計。現有仿真方案無法與自動化環境中的真實組件進行高可用通信，因而也就無法實現聯接。發明內容
本發明的目的是提供一種能與自動化環境中的真實組件進行高可用通信的仿真方案。
本發明用以達成上述目的的解決方案為一種用於在在本發明系統的計算單元上運行的過程中對至少一個技術設備的至少一個控制器進行仿真的仿真器以及一種包含該仿真器的電腦程式產品，其中，所述仿真器具有至少一項模擬所述控制器的一用於高可用通信的作業系統功能的模擬功能和一項模擬所述控制器的至少一個用於所述高可用通信的系統功能模塊的模擬功能。
本發明用以達成上述目的的另一解決方案為一種用於對至少一個技術設備的至少一個控制器進行仿真的系統，該系統具有至少一個計算單元、至少一個本發明的仿真器、 至少一個網絡接口卡和/或一通信處理器以及至少一個用於建立高可用通信的通信層，所述計算單元包含至少一個輸入設備和至少一個輸出設備。
本發明用以達成上述目的的最後一個解決方案為一種對至少一個技術設備的至少一個控制器進行仿真的方法，其中，為所述技術設備進行一設備設計，將所述設備設計加載到一本發明系統的計算單元中，藉助至少一個網絡接口卡和/或一通信處理器將所述系統與所述技術設備聯網。
傳統仿真方案未將建立高可用通信所需要的作業系統功能實施在仿真系統中。這樣就無法提供能實現高可用通信的通信模塊。因此，採用非高可用網絡協議的現有仿真方案由於協議層不兼容而無法與採用高可用協議的自動化系統聯網。
本發明為原本實施為純代碼解釋器的SoftPLC(即仿真器)增設負責高可用通信的作業系統功能部件，以及對至少一個系統功能模塊(作為待仿真自動化程序與高可用作業系統通信功能之間的接口)進行模擬，這樣就能為仿真的和真實的自動化技術建立高可用聯接。
亦即，本發明的解決方案是通過對用於高可用通信的作業系統功能進行模擬來對原始的純代碼解釋器進行擴展，使其獲得原樣執行高可用通信任務的能力。此外，本發明還對真實控制器的至少一個負責高可用通信的「原始」系統功能模塊進行模擬，以確保自動化程序在使用模擬作業系統功能的情況下原封不動地在仿真系統中運行。
為了對所述技術設備的控制器進行仿真，還須將該設備的一設備設計加載到本發明系統的計算單元中，並在建立和配置仿真環境以外再藉助至少一個網絡接口卡和/或通信處理器(又稱 NIC，Network Interface Card 和 / 或 CP，Communication Processor)將所述系統與所述技術設備的真實硬體聯網。
根據一種有利實施方式，所述模擬所述至少一個系統功能模塊的模擬功能實施為高級語言模塊。通過這種又稱HLL(High Level Language，高級語言)的實施方案，可以特別簡單的方式實現所述SoftPLC的作業系統模擬功能整合。
根據另一有利實施方式，所述通信層具有一編程接口和一鏈路層，所述編程接口用於建立至少通向所述技術設備中的裝置的高可用鏈路，所述鏈路層用於對所述鏈路進行參數化和初始化。其中，(例如)最下面的一層是由廣泛應用的產品「Simatic Net」的編程接口構成，這一層的上面是所述鏈路層，該鏈路層的主要任務是(例如)根據配置文件對所有鏈路進行參數化和通信初始化。
根據另一有利實施方式，藉助一設計系統將所述設備設計加載到所述計算單元中。這類設計系統一般還用來將設計導入到自動化系統的真實部件上，這樣就能使用同一設計工具將設計加載到自動化系統的仿真部件上而不必增加成本。


附圖為本發明的仿真方案的示意圖。
具體實施方式
下面藉助附圖所示的實施例對本發明進行詳細說明。
附圖為本發明的系統18的示意圖，該系統由輸入設備7、輸出設備8以及計算單元4構成，該計算單元4包含網絡接口卡、通信處理器9和通信層10。在所示實施例中，計算單元4上安裝有兩個仿真器1，這兩個仿真器均可通過通信層10與技術設備3的控制器 2通信。為清楚起見，設備3的其他自動化裝置未予圖示。
實施為可編程控制器的控制器2具有作業系統14，該作業系統14中設有不同的系統功能模塊15、16。其中，功能模塊15負責高可用通信。
(每個)仿真器1(即SoftLC)內均設有模擬控制器2的負責高可用通信的作業系統功能的模擬功能5，以及模擬相關系統功能模塊15的模擬功能6，該模擬功能實施為高級語言模塊(HLL, High Level Language)。
為技術設備3進行設備設計，先將該設備設計導入自動化環境的設計系統，再藉助該設計系統將所述設備設計加載到自動化系統的真實部件2及仿真部件1上。在仿真環境18正常建立並進行配置，以及在真實硬體3建立並聯網後，藉助適用於高可用通信的路11將仿真系統18與技術設備3 (在本實施例中是與設備3的可編程控制器幻聯網。
在控制器2和仿真器1上運行用戶程序12(例如自動化程序)，其中，依次運行不同的語句13、17。通過語句17調用高可用通信，從而達到調用控制器2中的相應系統功能模塊15以及仿真器1中的相應模擬功能6的目的。在此情況下，當本發明的仿真器1上運行用戶程序12時，也能藉助鏈路11與設備3中的裝置進行高可用通信，這樣就為仿真的和真實的自動化技術建立了高可用聯接。
綜上所述，本發明涉及一種用於對至少一個技術設備的至少一個控制器進行仿真的仿真器、系統及方法。為了提供一種可與自動化環境中的真實組件進行高可用通信的仿真方案，本發明提出為仿真器擴充至少一項模擬作業系統功能的模擬功能和一項模擬控制器的至少一個用於高可用通信的系統功能模塊的模擬功能。加載設備設計後，藉助至少一個網絡接口卡和/或通信處理器和至少一個用於建立高可用通信的通信層將所述系統與所述技術設備聯網。
權利要求
1.一種仿真器(1)，用於在在一如權利要求3或4所述的系統(18)的一計算單元(4) 上運行的過程中對至少一個技術設備(3)的至少一個控制器( 進行仿真，其中，所述仿真器(1)具有至少一項模擬所述控制器O)的一用於一高可用通信(11)的作業系統功能 (14)的模擬功能(5)和一項模擬所述控制器O)的至少一個用於所述高可用通信(11)的系統功能模塊(15，16)的模擬功能(6)。
2.根據權利要求1所述的仿真器，其中，所述模擬所述至少一個系統功能模塊(15，16) 的模擬功能(6)實施為高級語言模塊。
3.一種用於對至少一個技術設備(3)的至少一個控制器(2)進行仿真的系統(18)，所述系統具有至少一個計算單元(4)、至少一個如上述權利要求中任一項權利要求所述的仿真器(1)、至少一個網絡接口卡和/或一通信處理器(9)以及至少一個用於建立所述高可用通信(11)的通信層(10)，所述計算單元包含至少一個輸入設備(7)和至少一個輸出設備 ⑶。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述通信層(10)具有一編程接口和一鏈路層，所述編程接口用於建立至少通向所述技術設備(3)中的裝置的高可用鏈路(11)，所述鏈路層用於對所述鏈路(U)進行參數化和初始化。
5.一種包含一如權利要求1或2所述的仿真器(1)的計算機產品。
6.一種對至少一個技術設備(3)的至少一個控制器( 進行仿真的方法，其中，為所述技術設備C3)進行一設備設計，將所述設備設計加載到一如權利要求3或4所述的系統 (18)的計算單元中，藉助至少一個網絡接口卡和/或一通信處理器(9)將所述系統 (18)與所述技術設備(3)聯網。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，藉助一設計系統將所述設備設計加載到所述計算單元(4)中。
全文摘要
本發明涉及一種用於對至少一個技術設備的至少一個控制器進行仿真的仿真器、系統及方法。為了提供一種可與自動化環境中的真實組件進行高可用通信的仿真方案，本發明提出為仿真器擴充至少一項模擬作業系統功能的模擬功能和一項模擬控制器的至少一個用於高可用通信的系統功能模塊的模擬功能。加載設備設計後，藉助至少一個網絡接口卡和/或通信處理器和至少一個用於建立高可用通信的通信層將所述系統與所述技術設備聯網。
文檔編號G05B19/05GK102483619SQ201080028206
公開日2012年5月30日 申請日期2010年5月17日 優先權日2009年6月26日
發明者克勞迪亞·洛德斯, 克裡斯蒂安·施皮沙克, 馬爾科·旺格羅 申請人:西門子公司