存储具有控制技术过程的数据的数据模块的方法以及控制装置和自动化装置

摘要

提出了一种用于将具有用于控制技术过程的数据的第一数据模块(20；22；23)存储在自动化装置(5)的第一存储区(9)的方法和控制装置(3)。其中具有用于控制技术过程的数据的第二数据模块(21)存储在自动化装置(5)的第二存储区(10)中。第一数据模块(20；22；23)和第二数据模块(21)分为多个数据区(A，B，C，D，E，F，G，H)。将至少一个是第一数据模块(20；22；23)的一部分的数据区(C，F，G，H)输入自动化装置(5)中，并存储在第一存储区(9)中。此外将至少一个既是第一数据模块(20；22；23)的一部分又是第二数据模块(21)的一部分的数据区(A，B，C，D，E)从第二存储区(10)复制到第一存储区(9)。本发明还涉及相应的自动化装置(5)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种将具有控制技术过程的数据的数据模块存储在自动化装置的存储区中的方法。本发明还涉及一种用于控制该数据模块的存储的控制装置和一种自动化装置。

背景技术

为了控制技术过程，这种自动化装置通常包括数据模块，其中设置了用于执行控制技术的流程的功能、参数和其它数据。该数据模块也称为功能模块或称为数据或功能块。数据模块相当于用于控制自动化装置中的流程的自动化程序或程序代码。

在设计控制技术的功能时，期望用于控制该技术过程的自动化功能以图形控制块的形式组合、编程和相互连接。代表自动化功能的控制块，例如包含在专用程序库中，可以从该程序库中调用这些控制块。具有参数并相互连接的控制块相当于设计程序，接着将该设计程序输入代码产生器中，该代码产生器编译该设计程序并将其转换为可以由自动化装置理解和处理的格式。由代码产生器产生、编译的设计程序相当于数据模块。该数据模块通常分成很多数据区，在这些数据区中组合了尤其是可用于执行特定的子功能的数据。所产生并编译的数据模块接着必须被加载到自动化装置中。

通常新产生的数据模块完整的、也就是尤其是具有其所有数据区地通过与自动化装置连接的通信导线和合适的通信服务输入自动化装置，并存储在该自动化装置中。这在正常情况下在自动化装置运行期间发生，也就是同时自动化装置借助另一个存储在该自动化装置中的数据模块来控制该技术过程。该另一个数据模块接着应当被新的、加载到自动化装置中的数据模块所代替。由于数据模块依据作为基础的设计可能具有很大的数据范围，因此在数据模块传送到自动化装置中时可能产生很长的加载时间。

但是在现代控制技术系统中，要求尤其是在技术设备启动期间有短的产生和加载时间，以使设计的变化和由此产生的数据模块尽可能快速地在自动化装置以及通过自动化装置执行的技术过程的控制中发挥作用。将数据模块快速地加载到自动化装置中还因为在用于控制新数据模块的加载的控制装置(即所谓的应用服务器)和自动化装置之间有多个通信信道在连接它们的通信导线上有效而变得很难。通过这些通信信道开发其它服务，这些服务必须为自动化装置的运行以很短的延迟时间提供过程值、警报等。这些其它服务提供了关于过程的当前状态的信息，并接收合适的操作命令。其它信息信道和服务信道与用于传输新的数据模块的设计信道相比具有更高的优先权。因此，为了传输新数据模块的数据，仅提供通信导线的有限的带宽。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过技术简单的方式将数据模块加载到自动化装置中。

该技术问题在方法方面通过权利要求1的技术教导，在装置方面通过权利要求8或9的技术教导解决。本发明的优选实施方式可以从从属权利要求中得出。

在用于将具有用于控制技术过程的数据的第一数据模块存储在自动化装置的第一存储区的本发明方法中，具有用于控制技术过程的数据的第二数据模块存储在自动化装置的第二存储区中，并且第一数据模块和第二数据模块分为多个数据区，将至少一个是第一数据模块的一部分的数据区输入自动化装置中。所输入的第一数据模块由此存储在第一存储区中。此外，至少一个既是第一数据模块的一部分又是第二数据模块的一部分的数据区从第二存储区复制到第一存储区。

用于控制将具有用于控制技术过程的数据的第一数据模块存储在自动化装置的第一存储区的本发明控制装置，该自动化装置在第二存储区中包含具有用于控制该技术过程的数据的第二数据模块，其中第一数据模块和第二数据模块分为多个数据区，该控制装置被设计为，其控制将至少一个是第一数据模块的一部分的数据区输入自动化装置中。此外，该控制装置还允许将至少一个既是第一数据模块的一部分又是第二数据模块的一部分的数据区从第二存储区复制到第一存储区。

本发明的自动化装置包括第一存储区，用于存储具有用于控制技术过程的数据的第一数据模块，以及第二存储区，其中存储了具有用于控制该技术过程的数据的第二数据模块。第一数据模块和第二数据模块分为多个数据区。还存在用于接收至少一个是第一数据模块的一部分的数据区的接口。此外，自动化装置还包括控制装置，用于控制将接收的至少一个数据区存储在第一存储区和用于控制将至少一个既是第一数据模块的一部分又是第二数据模块的一部分的数据区从第二存储区复制到第一存储区。

按照本发明，可以有利地将用于将第一数据模块加载到自动化装置中的加载时间保持得很短。第二数据模块的已经在自动化装置中存在的、而且也是第一数据模块的一部分的数据区不一定被再次输入自动化装置中。而是可以将自动化装置中已经存在的数据区复制到为第一数据模块设置的第一存储区中。在此，第一数据模块包含经过更新的数据，该数据将来应当用于控制过程。第二数据模块包含瞬时当前数据，该数据例如瞬时用于控制该过程。在第一和第二数据模块中，设置用于执行由自动化装置控制的控制技术流程的函数、参数和其它数据。在数据模块所分成的数据区中，尤其组合了用于在借助自动化装置控制过程时执行特定子功能的数据。数据模块尤其是一种确定自动化装置的流程控制的自动化代码。第一模块的被输入自动化装置的至少一个数据区，尤其是通过自动化装置的接口从外部输入该自动化装置中。这尤其是在第一数据模块的该至少一个数据区不是第二数据模块的一部分时有利。基于本发明，有利地可以将输入自动化装置的第一数据模块的数据区数量保持得很小。由此通过加载第一数据模块的数据区而对用于输入数据模块的数据的通信导线造成的负担很小。由此，将第一数据模块存储或组合到自动化装置的第一存储区中或者用第一数据模块占用第一存储区可以快速执行。本发明的有利之处尤其是于，可以比从外部输入数据区在时间上更有效地复制至少一个已经在自动化装置中存在的第二数据模块的数据区。在自动化装置中，提供一种用于在两个为了两个数据模块而设置的存储区之间复制至少一个数据区的服务。该服务有利地还使得可以在存储区内的不同位置之间进行复制以及将至少一个输入的数据区添加到第一存储区中的特定位置上。有利地可以特别有效地实现本发明，从而可以将确定用于将多个数据区输入自动化装置的序列以及尤其是用于将数据区从第二存储区复制到第一存储区所需要的计算时间保持得很少。确定该序列尤其是在本发明的控制装置中进行。

在本发明的优选实施方式中，检查第一数据模块的一个数据区是否也是第二数据模块的一部分。这优选在将该数据区输入自动化装置之前进行。由此可以特别快速和可靠地确定该至少一个数据区是否必须输入自动化装置中，或者该至少一个数据区必要时是否可以在自动化装置内部复制到第一存储区。

在另一个优选的实施方式中，确定在一个既是第一数据模块的一部分又是第二数据模块的一部分的数据区中包含了多少数据。依据所确定的数据量，该数据区或者从第二存储区复制到第一存储区，或者输入自动化装置中并存储在第一存储区。由此可以简单地确定是将该至少一个数据区从外部输入自动化装置还是在自动化装置内部复制更为有效。

优选的将确定的数据量与阈值数据量进行比较。然后，如果所确定的数据量大于阈值数据量，则将该数据区从第二存储区复制到第一存储区。如果所确定的数据量小于阈值数据量，则将该数据区输入自动化装置并存储在第一存储区中。由此可以有利地保证可将通信资源非常有效地用于输入数据区。在设置阈值数据量时，尤其可以考虑为了输入以及为了复制数据区要积累控制数据，这些控制数据同样会加重通信资源以及自动化装置的负担。

此外，优选依据至少一个部件的状态来设置阈值数据量，该至少一个部件用于存储第一数据模块和/或用于将至少一个数据模块的至少一个数据区输入自动化装置。这样的部件例如可以是本发明的控制装置或用于输入至少一个数据区的通信导线。由此阈值数据量可以特别精确地与自动化装置的当前系统环境匹配，并特别是与自动化装置本身匹配。阈值数据量尤其可以是自动确定。为此首先可以对所述至少一个部件的当前状态进行具体测量。

特别优选的是，自适应地设置阈值数据量。由此阈值数据量的设置可以更加精确地与所述至少一个部件的状态匹配。由此第一数据模块的数据区的存储或组合可以特别有效地进行。

优选的，在将第一数据模块存储在自动化装置的第一存储区之前确认对至少一个既是第一数据模块的一部分又是第二数据模块的一部分的数据区的复制，以及确认至少一个是第一数据块的一部分的数据区输入自动化装置中。由此可以事先检查对用于将数据区输入自动化装置和在自动化装置内复制数据区的序列的设置是否可能出现错误。由此第一数据区的存储可以中断或甚至根本就不开始。同样还可以将具有全部数据区的数据模块完全输入自动化装置中。由此可以有利地避免在运行过程中的自动化装置对过程控制的负面反作用。包含在该序列中的指示例如可以在特定的自动化代码读取装置中验证，其中基于现有的数据模拟用于输入和复制数据区的操作。

附图说明

下面借助实施例和附图详细描述本发明。

图1示出过程控制系统的示意框图，

图2示出在自动化装置的存储区中存储数据模块的第一示例，

图3示出存储数据模块的第二示例，

图4示出存储数据模块的第三示例，

图5示出存储数据模块的第四示例。

在附图中前后相同或功能相同的元件，只要没有特别说明都具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出用于控制技术过程的过程控制系统1的示意框图，该技术过程在设备中执行。这种设备例如可以是汽车或化学设备。过程控制系统1包括设计装置2，利用该设计装置可以规划用于控制该技术过程的控制技术的功能。为此产生图形的功能计划，其中期望的自动化功能以图形功能块的形式定位、参数化以及相互连接。计划装置2具有图形操作界面和程序库等。程序库包括多个代表图形功能块的控制块。控制块在设计时可以从程序块中调出、连接并设置参数。由此组成设计程序。过程控制系统1包括控制装置3，组合而成的设计程序就输入该控制装置中。控制装置3具有代码产生器4，其编译设计程序并翻译为特定的格式。该格式可以由过程控制系统1的自动化装置5处理。经过编译的设计程序相当于包含了事先组合的功能、参数和其它数据的数据模块。该数据模块由自动化装置5用于控制过程。该数据模块相应地代表应当由自动化装置5执行的期望的流程控制。该数据模块分成多个数据区。在这些数据区中尤其是组合了用于执行借助自动化装置控制过程的特定的子功能。

自动化装置5包括接口6，通过该接口自动化装置5从外部接收数据和信号并向外发送数据和信号。为此，自动化装置5通过通信导线7与控制装置3连接。通过该通信导线7，经过编译的数据模块或该数据模块的一部分，如一个或多个数据区，可以从控制装置3传送给自动化装置5并由接口6接收。此外，通过控制装置3和自动化装置5之间的通信导线7开发信息和操作服务，利用这些服务更换和传送过程值和警报等以及用于操作该过程的操作说明。自动化装置5还包括用于控制自动化装置5中的流程的控制装置8。自动化装置5还包括用于存储第一数据模块的第一存储区9，以及用于存储第二数据模块的第二数据区10。还可以具有其它存储区用于存储其它数据模块。自动化装置5借助存储区9、10中包含的数据模块来控制该过程。出于特定的原因或者在特定情况下，例如在错误情况下、在启动执行该过程的设备时、在维护工作中或在优化过程中，自动化装置5可以从第二数据模块切换为第一数据模块(或反之)以更改对过程的控制。所述自动化装置5的部件，也就是接口6、控制装置8和两个存储区9、10与总线11连接，通过该总线这些部件可以传送数据和信号。

在该实施例中，在第二存储区10中已经存储了第二数据模块。借助该第二数据模块，自动化装置5瞬时控制所述过程。因此第二数据模块是瞬时当前的数据模块。第一存储区9现在还是空的。在第一存储区9中应当存储代表设计程序的第一数据模块，该设计程序将重新借助计划装置2产生并由代码产生器4编译。第一数据模块瞬时存储在控制装置3中。自动化装置5将来会利用第一数据模块控制该过程。因此，第一数据模块是经过更新的数据模块，其与第二数据模块相比包含经过更新的功能，以便例如优化所述过程的流程。控制装置3与自动化装置5协作地完成将新产生的第一数据模块存储在第一存储区9中的任务。

根据本发明，不是整个第一数据模块从控制装置3通过通信导线7传送到自动化装置5。而是首先检查第一数据模块中的哪些数据区已经包含在第二存储区10所存储的第二数据模块中。如果确定至少一个数据区既是第一数据模块的一部分又是第二数据模块的一部分，则检查是将该至少一个数据区通过通信导线7从控制装置3输入自动化装置5，由此该自动化装置将该至少一个数据区存储在第一存储区9中更好，还是将该至少一个数据区在自动化装置5内部从第二存储区10复制到第一存储区9中特定的、预定的位置上更好。

下面借助图2-5描述的示例展示了用于在第一存储区9中存储或组合第一数据模块的数据区的可能过程。在图2-5中分别在右边显示具有第一数据模块的第一存储区9，该第一数据模块就是最后应当存储或组合在第一存储区9中的情形。根据右边的显示，数据区在第一存储区9中的组合由此对应于要执行的复制操作和传送或输入操作的目标。在图2-5中分别在左边示出具有第二数据模块的第二存储区10，该第二数据模块瞬时存储或组合在第二存储区10中。在右边的、具有第一数据模块的数据区的目标组合的第一存储区9和左边的、具有现有的第二数据模块的第二存储区10之间示出在第一存储区9中存储数据区的一个或多个中间状态，它们是在执行了复制操作和/或传送操作之后产生的。

在此下面通过具有数据区的特定符号的矩形来表示数据区，如数据区A：

用于将一个或多个数据区从第二存储区10复制到第一存储区9中的预定位置的复制操作通过两个相对的括号代表：

用于将一个或多个数据区从控制装置3输入自动化装置5以用于将传送的数据区存储在第一存储区9的特定位置上的传送操作，通过下面的箭头表示：

图2示出在自动化装置5的第一存储区9中存储或组合第一数据模块20的第一示例。按照最终组合而成的形式的第一数据模块20在右侧示出。第一数据模块20按照以下顺序从上到下包括数据区A、F、C、G和数据区E。图2还在左侧示出存储在第二存储区10中的第二数据模块21。第二数据模块21按照以下顺序从上到下包括数据区A、B、C、D和数据区E。在该示例中假定数据模块20和21是根据索引或寄存器的类型构造的。这意味着相同的数据区在两个数据模块20、21中也处在相同的位置上。这简化了将由控制装置3执行的检查，即检查所组合的第一数据模块20的一个数据区是否也包含在第二数据模块21中。在该示例中，控制装置3在检查时确定数据区A、C和E既包含在第二数据区21中又包含在要组合的第一数据区20中的相同位置上。第二数据模块21的数据区B和D应当在第一数据模块20中分别被数据区F和G所代替。

为了保存或组合第一数据模块20，在复制操作中首先将完整的第二数据模块21从第二存储区10复制到第一存储区9。由此在第一存储区9中具有处于第一中间状态的、按照以下顺序的数据区A、B、C、D和E。在接下来的步骤中，在传送操作中将数据区F从控制装置3通过通信导线7输入自动化装置5，在自动化装置5中由接口6接收，并在自动化装置5内存储在第一存储区9的数据区A和C之间。在此事先存储的数据区B被覆盖。因此，按照第二中间状态在第一存储区9中存储按照以下顺序的数据区A、F、C、D和E。在接下来的步骤中，在另一个传送操作中将数据区G从控制装置3通过通信导线7输入自动化装置5，在自动化装置5中由接口6接收，并在自动化装置5内存储在第一存储区9的数据区C和E之间。在此事先存储的数据区D被覆盖。因此，在第一存储区9中存储按照以下顺序的数据区A、F、C、G和E。数据区在第一存储区9中的这种组合相当于第一数据模块20的数据区所期望的目标组合。

因此在图2的示例中，借助复制操作和两次传送操作组合了第一数据模块。在此不需要将属于第一数据模块20的数据区A、C、E从控制装置3通过通信导线7输入自动化装置5。因此，由数据区A、C和E产生的数据集合不必通过通信导线7传送。为了确定复制操作和传送操作的最有利的组合，控制装置3分别检查数据区A、C和E中的既是第一数据模块20的一部分又是第二数据模块21的一部分的数据量。同样可以确定数据区A、C和E的数据的总数量。为了确定是从第二存储区10复制一个数据区有利还是通过通信导线7向自动化装置5输入数据区有利，确定阈值数据量。该阈值数据量除了要考虑一个或多个数据区之外还要考虑通过通信导线7传送的控制数据，这些控制数据在控制通过通信导线7向自动化装置5传送和输入一个或多个数据区时积累起来。例如，象在上面借助图2描述的示例中在两次传送操作中先后传送两个数据区F和G那样，在两次传送数据区时积累比在一次性传送一个或多个数据区时更多的控制数据。所确定的数据区A、C和E的数据量与阈值数据量比较。如果所确定的一个或多个数据区的数据量大于或等于阈值数据量，则依据该比较的结果将一个或多个数据区从第二存储区10复制到第一存储区9。如果确定的数据量小于阈值数据量，则将一个或多个数据区输入自动化装置并存储在第一存储区9中。在借助图2描述的第一示例中，数据区C的数据量大于阈值数据量。因此比将数据区F、C、G一起通过通信导线7传送并在此过程中仅控制唯一的一次传送操作更为有利的是，将数据区C从第二存储区10复制到第一存储区9，由此执行用于传送数据区F和G的两次传送操作。

为了表明这一点，图3示出在第一存储区9中存储第一数据模块20的第二示例。在第二示例中数据区C的数据量不超过设置的阈值数据量。因此在第一步骤中将数据区A和E分别从第二存储区10复制到第一存储区9的相同位置上。因此第一存储区9在图3的中间状态下包含数据区A在最上面的位置，以及数据区E在最下面的位置上。还可以用整个第二数据模块21的数据区A、B、C、D、E执行唯一的一次复制操作来代替对数据区A和E的两次单独的复制操作。接着在第二步骤中，执行唯一的一次传送操作，将数据区F、C、G从控制装置3输入自动化装置5。所输入的数据区F、C、G插入数据区A和E之间。然后在第一存储区9中就存储了完整的第一数据模块20。

图4示出在自动化装置5的第一存储区9中存储或组合另一个第一数据模块22的第三示例。按照最终组合而成的形式的第一数据模块22在右侧示出。第一数据模块22按照以下顺序从上到下包括数据区A、F、B、C和数据区D。图4还在左侧示出存储在第二存储区10中的第二数据模块21，其具有数据区A、B、C、D和E。在该示例中假定数据模块21和22与图2和图3中的示例相反不是根据索引或寄存器的类型构造的。这意味着可以在数据模块中添加或删除数据区，而且相邻的数据区也相应地移动。因此相同的数据区在数据模块中不一定处在相同的位置上。

在该示例中控制装置3在检查时确定数据区A、B、C、D既包含在第二数据区21又包含在待组合的第一数据区22中。数据区A在两个数据模块21和22中都处于相同的位置上。数据区B、C、D在第一数据模块22中相对于第二数据模块21向后移动地处于第一数据模块22中的其它位置上。在第一数据模块22的数据区A和B之间应当添加新的数据区F。第二数据模块21的数据区E不需要再在第一数据模块22中。

为了存储或组合第一数据模块22，在复制操作中首先将数据区A从第二存储区10复制到第一存储区9。此外数据区B、C、D在一次复制和移动操作中从第二存储区10复制到第一存储区9的其它位置。由此在第一存储区9中具有处于第一中间状态的、按照以下顺序的数据区A、B、C和D，其中在数据区A和B之间首先保持为空的存储位置。在接下来的步骤中，在传送操作中将数据区F从控制装置3通过通信导线7输入自动化装置5，在自动化装置5中由接口6接收，并在自动化装置5内存储在第一存储区9的数据区A和B之间。因此，在第一存储区9中存储按照以下顺序的数据区A、F、B、C和D。在第一存储区9中的这种数据区的组合相当于期望的第一数据模块22的数据区的目标组合。

图5示出在自动化装置5的第一存储区9中存储或组合另一个第一数据模块23的第四示例。按照最终组合形式的第一数据模块23在右侧示出。第一数据模块23按照以下顺序从上到下包括数据区F、A、G、C、D和H。图5还在左侧示出存储在第二存储区10中的第二数据模块21，其具有数据区A、B、C、D和E。在该示例中重新假定可以在数据模块23和21中添加或删除数据区，而且相邻的数据区也相应地移动。因此相同的数据区在数据模块中不一定处在相同的位置上。

在该示例中控制装置3在检查时确定数据区A、C、D既包含在第二数据区21又包含在待组合的第一数据区23中。数据区A、C、D在第一数据模块23中相对于第二数据模块21向后移动地处于第一数据模块23中的其它位置上。

为了存储或组合第一数据模块23，在复制和移动操作中首先将数据区A、B、C、D从第二存储区10复制到第一存储区9的其它位置上。由此在第一存储区9中具有处于第一中间状态的、按照以下顺序的数据区A、B、C和D。在接下来的步骤中，在传送操作中将数据区F、G和H从控制装置3通过通信导线7输入自动化装置5，在自动化装置5中由接口6接收，并在自动化装置5内存储在第一存储区9中。数据区F在第一存储区9中位于最上面的位置，数据区H位于最下面的位置，数据区G位于数据区A和C之间。数据区B在此被覆盖。因此，在第一存储区9中存储按照以下顺序的数据区F、A、G、C、D和H。在第一存储区9中的这种数据区的组合相当于期望的第一数据模块23的数据区的目标组合。

在由复制、移动和传送操作构成的上述组合中，在第四示例中假定数据区G具有较小的数据量，该数据量等于数据区B的数据量。其它情况下数据区A的单独的复制以及数据区C和D的复制都更为有效。

根据本发明，有利的是依据所确定的过程控制系统1的至少一个部件的状态来设置阈值数据量。这尤其适用于通信导线7、控制装置8和/或自动化装置5的总线11。尤其是它们的负担对此是很重要的。由此可以将阈值数据量特别精确地与过程控制系统1的当前状态匹配。阈值数据量尤其是自动确定的。这可以特别有利的自适应地进行。为此首先可以对至少一个部件的当前状态进行具体的测量。

在此，在实际执行用于在第一存储区9中存储第一数据模块20、22或23的复制操作和/或传送操作之前，确认或模拟所选择的复制操作和/或传送操作的组合或序列。由此可以在实际执行之前确定可能出现的错误。然后可以将完整的第一数据模块与其所有数据区一起从控制装置3输入自动化装置5中。由此可以避免在运行过程中的自动化装置5对过程的控制产生负面的反作用。