控制装置和工业技术设施的综合干扰分析

摘要

工业技术设施(1)的控制装置(2)在正常运行时周期性地从设施(1)的传感器(5)接收实际变量(Z)，利用实际变量(Z)和额定变量(Z*)得出用于设施(1)的执行器(6)的控制变量(C)并且将控制变量(C)输出给执行器(6)。控制装置(2)在正常运行中至少对于限定的时间段至少针对实际变量(Z)的一部分存储其相应的历史。控制装置在正常运行中针对干扰的出现监控实际变量(Z)。在出现干扰的情况下，控制装置(2)将识别干扰的干扰消息(M)、并且至少针对控制装置(2)存储了其相应的历史的实际变量(Z)的一部分将相应的历史发送至自动运行的知识库(7)。作为对干扰消息(M)和已发送的历史的发送的反应，控制装置从知识库(7)以接收响应(A)，并且将响应(A)经由显示装置(10)输出给控制装置(2)的操作员(11)。在实施正常运行之前，控制装置(2)从操作员(11)接收预设(V)。在正常运行中，控制装置根据预设(V)确定其得出哪些历史。替代地或附加地，控制装置在出现干扰时根据预设(V)确定其在出现干扰时将哪些历史发送至知识库(7)。

说明书

技术领域

本发明基于一种用于控制工业技术设施的控制装置的运行方法，

-其中，在正常运行中，控制装置周期性地从设施的传感器接收实际变量，利用设施的实际变量和设施的额定变量得出用于设施的执行器的控制变量并且将控制变量输出给执行器，

-其中，在正常运行中，控制装置对于限定的时间段针对实际变量的至少一部分，存储其相应的历史，

-其中，在正常运行中，控制装置针对干扰的出现监控实际变量。

本发明还基于一种计算机程序，该计算机程序包括机器代码，该机器代码能够被用于工业技术设施的控制装置处理，其中，通过控制装置处理机器代码引起控制装置实施这种运行方法。

本发明还基于一种用于工业技术设施的控制装置，其中，利用这种计算机程序对控制装置编程，使得控制装置执行这种运行方法。

背景技术

在工业技术设施(从小型设施、即例如电驱动器，到大型设施、即例如化工设施或原材料工业设施或造纸或造水泥设施)的完整的寿命周期胡期间能够出现干扰。这种干扰(根据干扰)能够与在工业技术设施的运行中或在工业技术设施的静止状态中多种限制关联。因此致力于将这种干扰在其出现之后尽可能快速且尽可能完全地消除。为了该目的，通常需要尽可能精确地描述干扰。干扰的描述越精确，就能够越精确地确定用于消除干扰的措施。

在现有技术中，通常经由显示装置显示给工业技术设施的运行者具有相应的干扰代码的一般性表达的干扰消息，或者补充附加值。根据具体情况，这些消息为工业技术设施的运行者不提供用于消除干扰的可行性、提供一种或多种用于消除干扰的可行性。

还已知的是：在干扰的情况下，附加地还记录一些较不重要信号的测量值，该信号直接在出现干扰前不久产生。有时也可行的是：记录这种信号的历史。于是能够经由显示装置为工业技术设施的操作员显示干扰和信号。

现有技术的所有措施的共同点是：仅显示干扰，但不提供经由显示干扰本身用于消除干扰的措施。

从US 2016/0 091 397 A1中已知一种用于控制工业技术设施的控制装置的运行方法，其中，该控制装置在正常运行中周期性地从设施的传感器接收设施的实际变量，利用设施的实际变量和设施的额定变量得出用于设施的执行器的控制变量，并且将控制变量输出给执行器，其中，控制装置在正常运行中针对出现的干扰监控实际变量。此外，作为对知识库出现的故障的反应，控制装置从知识库接收响应。控制装置能够经由显示装置将响应输出给控制装置的操作员。

从US 2009/0 062 933 A1中已知一种用于控制工业技术设施的控制装置的运行方法，其中，该控制装置在正常运行中周期性地从设施的传感器接收设施的实际变量，利用设施的实际变量和设施的额定变量得出用于设施的执行器的控制变量，并且将控制变量输出给执行器，其中，在正常运行中，控制装置对于限定的时间段针对实际变量的至少一部分，存储其相应的历史，其中，在正常运行中，控制装置针对干扰的出现监控实际变量，其中，在出现干扰时，控制装置将识别干扰的干扰消息、并且至少针对控制装置存储其历史的实际变量的一部分将历史发送至自动运行的知识库。

从DE 10 2005 025 520 A1中已知一种用于控制工业技术设施的控制装置的运行方法，其中，在正常运行中，该控制装置周期性地从设施的传感器接收设施的实际变量，利用设施的实际变量和设施的额定变量得出用于设施的执行器的控制变量，并且将控制变量输出给执行器，其中，在正常运行中，控制装置至少对于限定的时间段存储实际变量的至少一部分的历史，其中，在正常运行中，控制装置针对干扰的出现监控实际变量，其中，在出现干扰时，控制装置将识别干扰的干扰消息、并且至少对于控制装置存储了其历史的实际变量的一部分将历史发送至自动运行的知识库。

发明内容

本发明所基于的目在于，创建一种改进的可行性，借助该可行性除了干扰消息本身以外，为工业技术设施的运行者能够提供用于消除干扰的指示。

目的通过具有权利要求1的特征的运行方法来实现。运行方法的有利的设计方案是从属权利要求2至12的主题。

根据本发明，由此，开始所提出类型的运行方法被设计为：

-在出现干扰的情况下，控制装置将识别干扰的干扰消息、并且至少针对控制装置存储了其相应的历史的实际变量的一部分将其相应的历史发送至自动运行的知识库，

-作为对干扰消息和已发送的历史的发送的反应，控制装置从知识库接收响应，并且

-控制装置经由显示装置将响应输出给控制装置的操作员，并且

-在实施正常运行之前，控制装置从操作员接收预设，并且控制装置根据预设确定控制装置得出哪些历史，和/或在出现干扰时，根据预设确定：在出现干扰时控制装置将哪些历史发送至知识库。

通过该处理方式能够实现：借助于响应给控制装置的操作员用于消除干扰的有针对性的指示，其中，同时以简单且有效的方式通过操作员能够确定：检测哪些信息并且在干扰的情况下将哪些信息发送至知识库。

在运行方法的一个优选的设计方案中提出：

-在正常运行中，控制装置对于限定的时间段，除了针对实际变量的至少一部分的历史之外，也针对额定变量的至少一部分和/或对于控制变量的至少一部分存储相应的历史，并且

-在出现干扰时，控制装置除了干扰消息和实际变量的发送的历史之外，也至少对于额定变量和/或控制变量的一部分，将相应的历史发送至知识库，其中，控制装置存储控制变量的相应的历史。

由此，为知识库提供更多的信息，使得知识库能够更精确地“定制”其对出现的干扰的响应。

有利地，控制装置根据出现的干扰确定其向知识库发送哪些历史。由此能够实现，将向知识库发送的信息减少至重要的信息。

优选地，在出现故障时，除了干扰消息和发送的历史之外，控制装置将其他信息发送至知识库。由此，能够实现通过知识库对响应更加改进的“定制”。

其他信息尤其能够包括以下事实中的至少一个：

-用于明确识别控制装置和/或设施的识别数据，

-关于控制装置的和/或设施的硬件的信息，

-关于控制装置的和/或设施的固件的信息，

-关于控制装置的软件的信息，

-控制装置的通信设置，

-控制装置的控制参数的设定，

-关于控制装置的和/或设施的环境的状态的信息，

-关于在设施的元件处出现的磨损的信息，

-设施的配置。

优选地，作为对经由显示装置输出给操作员的响应的反应，控制装置从操作员接收补充信息，并且控制装置将补充信息转发至知识库。由此，知识库能够优化其将来的行为。

当补充信息包括对被包括在响应中的多个子响应中的一个选择、响应的评估和/或自由文本，则知识库的将来的行为的优化是尤其有效的。子响应的选择例如能够意味着：响应包括用于消除干扰的多个可行的措施，并且操作员标记其采取了哪些措施或者哪些措施实际上导致成功。响应的评估例如能够是在从0或1(“非常差”)至5或10(“出色”)的标度上的评估。

在出现干扰时，控制装置能够克服干扰保持正常运行，或者由于干扰而停止正常运行，在正常运行期间，制装置周期性地从设施的传感器接收设施的实际变量，利用设施的实际变量和设施的额定变量得出用于设施的致动器的控制变量，并且将控制变量发送至执行器。采取这两个措施中的哪个，能够取决于干扰。

知识库能够存储在控制装置之内。替代地，知识库能够存储在与控制装置不同的计算机中。在这种情况下，计算机经由计算机网络与控制装置连接。

在运行方法的一个特别的进步的设计方案中，控制装置能够根据响应自动地得出用于消除干扰的措施。特别地，响应能够包括用于消除干扰的多个可行的措施和附加的条件，以及在何种情况下就消除干扰的意义而言何种措施是有效的。在这种情况下，控制装置例如能够评估另外检测到的、但没有发送至知识库的历史，并且根据评估得出一个或另一个提出的措施。

在独立地得出用于消除干扰的措施的情况中，控制装置能够直接地实施得出的措施。根据具体情况(例如干扰的类型和/或所得出的措施的类型)这能够替代地在具有或没有借助通过操作员事先确认措施的情况下进行。

此外，目的通过具有权利要求12的特征的计算机程序来实现。根据本发明，通过控制装置处理机器代码引起控制装置实施根据本发明的运行方法。

此外，目的通过具有权利要求13的特征的控制装置来实现。根据本发明，利用根据本发明的计算机程序对控制装置编程，使得通过控制装置处理机器代码引起控制装置实施根据本发明的运行方法。

附图说明

结合以下参考附图对实施例的描述，更加详细地描述本发明的上述特征、特性和优点以及如何实现他们的方式和方法。在此以示意图示出：

图1示出联网的工业技术设施，

图2示出流程图，

图3示出可行的响应，和

图4至9示出流程图。

具体实施方式

根据图1，由控制装置2控制工业技术设施1。工业技术设施1能够为大型设施，例如造纸工业、化工工业或原材料工业的设施、特别是辊压机。替代地，工业技术设施1能够为中等设施，例如机床或注塑机。替代地，工业技术设施1又能够为小型设施，例如大型机器或设施的单个驱动器。

控制装置2通常是能软件编程的控制装置。因此，利用计算机程序3对控制装置编程。计算机程序3包括机器代码4，机器代码能够被控制装置2处理。通过控制装置2处理机器代码4引起控制装置2实施运行方法，下面结合其他附图详细阐述该运行方法。

为了控制设施1，控制装置2在运行方法的范围中在正常运行中在步骤S1中由设施1的传感器5(在驱动器的情况下，例如由位置传感器)接收实际变量Z。在下文中，纯实例性地假设：总共检测10个实际变量Z。但是当然也能够检测其他数量的实际变量Z。只要在不同的实际变量Z之间需要不同，则下面利用Z0至Z9标记实际变量Z。相反地，如果总体上参考实际变量Z，则仅使用附图标记Z。

在步骤S2中，控制装置2至少针对限定制的时间段存储实际变量Z的至少一部分的历史。例如，对于实际变量Z1、Z2、Z7和Z8存储历史，而这在实际变量Z0、Z3至Z6和Z9中不进行。结果，控制装置2因此对于每个实际变量Z逐渐填充缓冲存储器，其中，控制装置存储该实际变量的历史，其中，在该缓冲存储器中存储相应的实际变量Z的n个时间上彼此相随的值。当缓冲存储器满了，则挤出相应的实际变量Z的相应的最旧的值。值的数目n结合周期时间限定了限定的时间段，步骤S1和S2以及其他步骤S3至S5以该时间周期重复。

在步骤S3中，控制装置3针对干扰的出现监控实际变量，例如，控制装置3为此目的能够将一个或多个检测到的实际变量Z或从实际变量Z推导出的值与极限值比较，并且根据超过或低于相应的极限值来识别出有干扰或没有干扰。

当控制装置2在步骤S3中未识别到干扰，则控制装置2转进步骤S4。在步骤S4中，控制装置2得出用于设施1的执行器6的控制变量C(在驱动器的情况下，例如为逆变器的额定电流或驱控状态)。在得出控制变量C的范畴中，控制装置2至少使用设施1的实际变量Z和相应的额定变量Z*。在一些情况中，控制装置2附加地使用内部变化变量(例如，计时器和标记器的状态)和/或在正常运行时恒定的内部参数(例如调节器的设定)。下面纯实例性地假设：预设总共10个额定变量Z*。但是，显然其他数量的额定变量Z*也是可行的。只要在不同的额定变量Z*之间需要不同，则下面利用Z0*至Z9*标记额定变量Z*。相反地，如果总体地参考额定变量Z*，则仅使用附图标记Z*。类似的实施方案适用于控制变量C。

在步骤S5中，控制装置2将得出的控制变量C输出给执行器6。然后，控制装置2返回到步骤S1。

因此，只要没有干扰，控制装置2就周期性地实施步骤S1至S5。周期时间通常在低的毫秒范围内，在某些情况下甚至更低。在某些情况下(尤其在驱动器的情况下)，甚至能够低于100μs的周期时间。

相反地，如果控制装置2在步骤S3中识别到干扰，则控制装置2转入步骤S6。在步骤S6中，控制装置2得出出现了哪种干扰，并且选择识别该干扰的干扰消息M。此外，控制装置在步骤S6中至少对于实际变量Z的一部分将其相应的历史与干扰消息M相关联，其中，控制装置存储该实际变量的历史。当根据上述实例检测实际变量Z1、Z2、Z7和Z8的历史，则控制装置2例如能够将实际变量Z1和Z7的历史与干扰消息M相关联，而控制装置不将实际变量Z2和Z8的历史与干扰消息M相关联。

在步骤S7中，控制装置2于是将干扰消息M和与干扰消息M相关联的历史发送至自动运行的知识库7。知识库7能够存储在控制装置2本身之内。但是，根据图1中的视图，知识库7通常被存储在计算机8中。计算机8在这种情况下是与控制装置2不同的装置。计算机经由计算机网络9(例如因特网或LAN)与控制装置2连接。计算机8例如能够是基于云的。

在知识库7中对出现的干扰进行自动存储、分析和评估。为此目的，知识库7尤其评估发送的实际变量Z的历史。例如，发送的历史能够结合干扰消息M或不与其结合地被存储、彼此关联并且还被分析。此外，也能够评估类似的事实，该事实在类似的控制装置2和/或类似的设施1中出现。

然后，作为对已发送的干扰消息M的反应，知识库7将相应的响应A发送至控制装置2。在步骤S8中，控制装置接收响应A。在步骤S9中，控制装置2经由显示装置10(见图1)将响应A输出给控制装置2的操作员11(同样见图1)。能够根据需要设计响应A。例如，根据图3中的视图，响应A能够包括一个或多个子响应A1至A4。

在步骤S10中，控制装置2检查已出现的并且报告的干扰是否是严重性质。如果不是该情况，则控制装置2转入步骤S4。在这种情况中，控制装置因此继续实施步骤S1至S5。因此，尽管存在干扰，控制装置保持正常运行。相反地，如果控制装置2在步骤S10中识别到严重干扰，则控制装置转入步骤S11。在步骤S11中，控制装置2结束正常运行。仅当控制装置2的操作者11在步骤S12中预设用于恢复正常运行的命令时，该控制装置才又开始正常运行。

准确来说，根据图2的视图不是完全正确的。因为，准确来说，步骤S10紧接在步骤S3之后。相反地，在干扰的情况下，步骤S6至S9或者与步骤S1至S5并行实施，或者在步骤S11之后实施。然而，根据图2的视图导致更易理解的视图。

能够以不同的方式和方法修改所描述的处理方式。

因此，例如，根据图4中的视图，能够通过步骤S21替换步骤S2，并且能够通过步骤S22替换步骤S6。

在这种情况下，在步骤S21中，控制装置2还能够针对限定的时间段附加地对于额定变量Z*的至少一部分和/或控制变量C的至少一部分存储相应的历史。例如，控制装置在步骤S21中能够附加地对于额定变量Z0*、Z1*和Z8*和/或控制变量C3、C5和C7分别存储其相应的历史。就此，其相对应地，在步骤S22中，控制装置2不仅能够针对实际变量Z的至少一部分、而且也对于额定变量Z*的至少一部分和/或控制变量C的至少一部分将相应检测到的历史与干扰消息M相关联。当根据上面的实例(除了实际变量Z的历史之外)也对于额定变量Z0*、Z1*和Z8*和/或控制变量C3、C5和C7分别存储其历史，则控制装置2能够在步骤S22中例如(除了实际变量Z1和Z7的历史之外)将额定变量Z0*和Z8*的历史和/或控制变量C3的历史与干扰消息M相关联。在任何情况下，相关联的历史与干扰消息M一起被发送至知识库7。无论其是否为实际变量Z、额定变量Z*或控制变量C的历史，这都适用。

此外，根据本发明并且根据图5中的视图，存在附加的步骤S31，并且附加地步骤S2和S6被步骤S32和S33替代。因此，控制装置在步骤S31中从操作员11接收预设V。预设V确定在步骤S32中存储哪些历史。替代地或附加地，在干扰的情况下，预设V确定在步骤S33中将哪些历史与干扰消息M相关联。因此，控制装置2根据预设V确定：控制装置得出哪些历史和/或在出现干扰的情况下控制装置将哪些历史发送至知识库7。图5的处理方式根据需要能够与图4的处理方式组合或者能够独立于图4的处理方式实现。

此外，根据图6中的视图，步骤S6能够被步骤S41替代。在这种情况下，控制装置2根据已出现的干扰来确定：控制装置将哪些历史发送至知识库7。图6的该处理方式能够根据需要与图4和/或图5的处理方式组合或者独立于图4和/或图5的处理方式实现。

此外，根据图7中的视图，步骤S6能够被步骤S51替代。在这种情况下，控制装置2将其他信息I与干扰消息M相关联。信息I也与干扰消息M本身一起被发送至知识库7。图7的处理方式同样能够根据需要与图4至6中的一个或多个的处理方式组合或者能够独立于图4至6中的处理方式实现。

能够根据需要来确定附加地信息I。例如，附加信息I为以下说明中的至少一项：

-用于明确识别控制装置2和/或设施1的识别数据。在此，根据需要，能够识别相应类型(例如“XYZ型的驱动器”)或识别单独的控制装置2或单独的设施1(例如“XY机器的驱动器4，其已于2015年12月4日被递送至米勒公司”)。

-关于控制装置2的和/或设施1的硬件的信息。例如，该说明能够包括订单号、版本号等。

-关于控制装置2的和/或设施1的固件的信息。例如，能够提供关于究竟安装或使用哪些固件模块以及整体上使用特定固件模块或固件的哪些版本的信息。

-关于控制装置2的软件的信息。在此也能够(类似于关于控制装置2的固件的信息)提供关于究竟安装或使用哪些软件模块以及整体上使用特定软件模块或软件的哪些版本的信息。

-控制装置2的通信设定，例如，控制装置与其他控制装置和/或上级的计算机等的联网等等。

-控制装置2的控制参数的设定，例如调节器的参数化。

-关于控制装置2的和/或设施1的环境的状态的信息，例如温度和/或空气湿度。

-关于在设施1的元件处出现的磨损的信息。这(纯实例性地)在具有碳刷的电驱动器的情况下能够是碳刷的磨损，在电机械开关(接触器)或电子开关(IGBT(绝缘栅双级型晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))的情况下是开关周期的次数。

-设施1的配置，例如，在大型机器的哪个位置处使用的特定的驱动器。

此外，根据图8的视图，能够存在附加的步骤S61至S66。在步骤S61中，控制装置2检查操作员11是否预设其补充信息。如果是这种情况，则控制装置2在步骤S62中接收补充信息E。在步骤S63中，控制装置2将补充信息E转发至知识库7。由于控制装置2在步骤S10的“否”支路中进而在步骤S8和S9之后实施步骤S61至S63，因此该步骤由控制装置2实施，作为对响应A的反应。步骤S64至S66对应于步骤S61至S63。但是，该步骤在步骤S10的“是”支路中实施。图8的处理方式同样能够根据需要与图4至7中的一个或多个的处理方式组合或者能够独立于图4至7中的处理方式实现。

准确地说，根据图8的视图也不是完全正确的。因为准确地说，步骤S61至S63(类似于步骤S6至S9)并行于步骤S1至S5实施。在步骤S64至S66中同样可行的是：他们在后台实施。

补充信息E能够例如像图3中的视图中通过四个圆12表明的那样包括子响应A1至A4之一的选择，其中，该圆中的仅一个利用点13来填充。替代地或附加地，补充信息E例如像在图3中的视图中通过具有可移动的标记15的评估段14表明的那样包括响应A的评估。替代地或附加地，响应A也能够包括文字段16，操作员11能够将自由文本输入到该文字段中。

在由于干扰而结束正常运行的那些情况下，根据图9中的视图，步骤S71和S72还能够紧接着步骤S11。在步骤S71中，控制装置2根据响应A自动得出用于消除干扰的措施。在步骤S72中，控制装置2实施在步骤S71中得出的措施。如有必要，在实施得出的措施之前，能够附加地在步骤S73中由操作员11请求确认B。如果是这种情况，则控制装置2在预设确认B之后才实施步骤S72。图9的处理方式同样能够根据需要与图4至8中的一个或多个的处理方式组合或能够独立于图4至8中的处理方式实现。

本发明具有许多优点。特别地，与现有技术相比，通常能够给操作员11提供用于消除干扰的显著更好的指示。由此能够减少停机时间。此外，能够使用较低资质的人员。通过在中央的知识库7中的评估，还能够逐渐继续扩展知识库7。或者，也能够在干扰发生之前给操作员11指示，借助该指示能够避免干扰。通过补充信息E能够进一步优化知识库7。通过分析所收集的数据，也能够在知识库7中尤其识别系统误差，在随后的产品改进中会考虑该系统误差。此外，还能够在中央的知识库7中记录所有的干扰和其消除，使得能够以简单的方式创建控制装置2或设施1的历史。控制装置2和计算机8之间的通信能够根据需要匿名地进行或以识别的方式以及加密地或解密地进行。还能够仅在事先验证和授权之后，沿一个或两个方向进行通信。

尽管通过优选的实施例详细地阐述和描述了本发明，但本发明不受公开的实例的限制，并且由本领域技术人员能够在不脱离本发明的保护范围内从中推导出其他的变体方案。