專利名稱：自動(dòng)化系統(tǒng)的仿真的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)控制器進(jìn)行仿真的仿真器、 系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
上述仿真器、系統(tǒng)及方法應(yīng)用于自動(dòng)化技術(shù)或系統(tǒng)工程領(lǐng)域。這些領(lǐng)域出于成本原因以及為了達(dá)到培訓(xùn)和測(cè)試目的，一般都會(huì)對(duì)系統(tǒng)工程進(jìn)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(shí)施為仿真方案(即所謂的SoftPLC)。 仿真是在標(biāo)準(zhǔn)個(gè)人計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上對(duì)控制技術(shù)的原樣模擬。需要盡可能詳細(xì)地解釋原始自動(dòng)化程序。只有在必要時(shí)才調(diào)整面向環(huán)境的接口。仿真方案的目標(biāo)是，通過(guò)使設(shè)備設(shè)計(jì)與仿真系統(tǒng)相匹配來(lái)盡可能實(shí)現(xiàn)原樣模擬，同時(shí)將失真度降至最低。
某些場(chǎng)合下需要為仿真硬件與真實(shí)硬件建立聯(lián)接。但現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法以與真實(shí)硬件建立高可用聯(lián)接為目的，將以仿真模式運(yùn)行的自動(dòng)化設(shè)備明晰納入原始的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有仿真方案無(wú)法與自動(dòng)化環(huán)境中的真實(shí)組件進(jìn)行高可用通信，因而也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能與自動(dòng)化環(huán)境中的真實(shí)組件進(jìn)行高可用通信的仿真方案。
本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案為一種用于在在本發(fā)明系統(tǒng)的計(jì)算單元上運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)控制器進(jìn)行仿真的仿真器以及一種包含該仿真器的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述仿真器具有至少一項(xiàng)模擬所述控制器的一用于高可用通信的操作系統(tǒng)功能的模擬功能和一項(xiàng)模擬所述控制器的至少一個(gè)用于所述高可用通信的系統(tǒng)功能模塊的模擬功能。
本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的另一解決方案為一種用于對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)控制器進(jìn)行仿真的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有至少一個(gè)計(jì)算單元、至少一個(gè)本發(fā)明的仿真器、 至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡和/或一通信處理器以及至少一個(gè)用于建立高可用通信的通信層，所述計(jì)算單元包含至少一個(gè)輸入設(shè)備和至少一個(gè)輸出設(shè)備。
本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的最后一個(gè)解決方案為一種對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)控制器進(jìn)行仿真的方法，其中，為所述技術(shù)設(shè)備進(jìn)行一設(shè)備設(shè)計(jì)，將所述設(shè)備設(shè)計(jì)加載到一本發(fā)明系統(tǒng)的計(jì)算單元中，借助至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡和/或一通信處理器將所述系統(tǒng)與所述技術(shù)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
傳統(tǒng)仿真方案未將建立高可用通信所需要的操作系統(tǒng)功能實(shí)施在仿真系統(tǒng)中。這樣就無(wú)法提供能實(shí)現(xiàn)高可用通信的通信模塊。因此，采用非高可用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的現(xiàn)有仿真方案由于協(xié)議層不兼容而無(wú)法與采用高可用協(xié)議的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
本發(fā)明為原本實(shí)施為純代碼解釋器的SoftPLC(即仿真器)增設(shè)負(fù)責(zé)高可用通信的操作系統(tǒng)功能部件，以及對(duì)至少一個(gè)系統(tǒng)功能模塊(作為待仿真自動(dòng)化程序與高可用操作系統(tǒng)通信功能之間的接口)進(jìn)行模擬，這樣就能為仿真的和真實(shí)的自動(dòng)化技術(shù)建立高可用聯(lián)接。
亦即，本發(fā)明的解決方案是通過(guò)對(duì)用于高可用通信的操作系統(tǒng)功能進(jìn)行模擬來(lái)對(duì)原始的純代碼解釋器進(jìn)行擴(kuò)展，使其獲得原樣執(zhí)行高可用通信任務(wù)的能力。此外，本發(fā)明還對(duì)真實(shí)控制器的至少一個(gè)負(fù)責(zé)高可用通信的“原始”系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行模擬，以確保自動(dòng)化程序在使用模擬操作系統(tǒng)功能的情況下原封不動(dòng)地在仿真系統(tǒng)中運(yùn)行。
為了對(duì)所述技術(shù)設(shè)備的控制器進(jìn)行仿真，還須將該設(shè)備的一設(shè)備設(shè)計(jì)加載到本發(fā)明系統(tǒng)的計(jì)算單元中，并在建立和配置仿真環(huán)境以外再借助至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)與所述技術(shù)設(shè)備的真實(shí)硬件聯(lián)網(wǎng)。
根據(jù)一種有利實(shí)施方式，所述模擬所述至少一個(gè)系統(tǒng)功能模塊的模擬功能實(shí)施為高級(jí)語(yǔ)言模塊。通過(guò)這種又稱HLL(High Level Language，高級(jí)語(yǔ)言)的實(shí)施方案，可以特別簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)所述SoftPLC的操作系統(tǒng)模擬功能整合。
根據(jù)另一有利實(shí)施方式，所述通信層具有一編程接口和一鏈路層，所述編程接口用于建立至少通向所述技術(shù)設(shè)備中的裝置的高可用鏈路，所述鏈路層用于對(duì)所述鏈路進(jìn)行參數(shù)化和初始化。其中，(例如)最下面的一層是由廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品“Simatic Net”的編程接口構(gòu)成，這一層的上面是所述鏈路層，該鏈路層的主要任務(wù)是(例如)根據(jù)配置文件對(duì)所有鏈路進(jìn)行參數(shù)化和通信初始化。
根據(jù)另一有利實(shí)施方式，借助一設(shè)計(jì)系統(tǒng)將所述設(shè)備設(shè)計(jì)加載到所述計(jì)算單元中。這類設(shè)計(jì)系統(tǒng)一般還用來(lái)將設(shè)計(jì)導(dǎo)入到自動(dòng)化系統(tǒng)的真實(shí)部件上，這樣就能使用同一設(shè)計(jì)工具將設(shè)計(jì)加載到自動(dòng)化系統(tǒng)的仿真部件上而不必增加成本。


附圖為本發(fā)明的仿真方案的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面借助附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
附圖為本發(fā)明的系統(tǒng)18的示意圖，該系統(tǒng)由輸入設(shè)備7、輸出設(shè)備8以及計(jì)算單元4構(gòu)成，該計(jì)算單元4包含網(wǎng)絡(luò)接口卡、通信處理器9和通信層10。在所示實(shí)施例中，計(jì)算單元4上安裝有兩個(gè)仿真器1，這兩個(gè)仿真器均可通過(guò)通信層10與技術(shù)設(shè)備3的控制器 2通信。為清楚起見(jiàn)，設(shè)備3的其他自動(dòng)化裝置未予圖示。
實(shí)施為可編程控制器的控制器2具有操作系統(tǒng)14，該操作系統(tǒng)14中設(shè)有不同的系統(tǒng)功能模塊15、16。其中，功能模塊15負(fù)責(zé)高可用通信。
(每個(gè))仿真器1(即SoftLC)內(nèi)均設(shè)有模擬控制器2的負(fù)責(zé)高可用通信的操作系統(tǒng)功能的模擬功能5，以及模擬相關(guān)系統(tǒng)功能模塊15的模擬功能6，該模擬功能實(shí)施為高級(jí)語(yǔ)言模塊(HLL, High Level Language)。
為技術(shù)設(shè)備3進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)，先將該設(shè)備設(shè)計(jì)導(dǎo)入自動(dòng)化環(huán)境的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，再借助該設(shè)計(jì)系統(tǒng)將所述設(shè)備設(shè)計(jì)加載到自動(dòng)化系統(tǒng)的真實(shí)部件2及仿真部件1上。在仿真環(huán)境18正常建立并進(jìn)行配置，以及在真實(shí)硬件3建立并聯(lián)網(wǎng)后，借助適用于高可用通信的路11將仿真系統(tǒng)18與技術(shù)設(shè)備3 (在本實(shí)施例中是與設(shè)備3的可編程控制器幻聯(lián)網(wǎng)。
在控制器2和仿真器1上運(yùn)行用戶程序12(例如自動(dòng)化程序)，其中，依次運(yùn)行不同的語(yǔ)句13、17。通過(guò)語(yǔ)句17調(diào)用高可用通信，從而達(dá)到調(diào)用控制器2中的相應(yīng)系統(tǒng)功能模塊15以及仿真器1中的相應(yīng)模擬功能6的目的。在此情況下，當(dāng)本發(fā)明的仿真器1上運(yùn)行用戶程序12時(shí)，也能借助鏈路11與設(shè)備3中的裝置進(jìn)行高可用通信，這樣就為仿真的和真實(shí)的自動(dòng)化技術(shù)建立了高可用聯(lián)接。
綜上所述，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)控制器進(jìn)行仿真的仿真器、系統(tǒng)及方法。為了提供一種可與自動(dòng)化環(huán)境中的真實(shí)組件進(jìn)行高可用通信的仿真方案，本發(fā)明提出為仿真器擴(kuò)充至少一項(xiàng)模擬操作系統(tǒng)功能的模擬功能和一項(xiàng)模擬控制器的至少一個(gè)用于高可用通信的系統(tǒng)功能模塊的模擬功能。加載設(shè)備設(shè)計(jì)后，借助至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡和/或通信處理器和至少一個(gè)用于建立高可用通信的通信層將所述系統(tǒng)與所述技術(shù)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種仿真器(1)，用于在在一如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)(18)的一計(jì)算單元(4) 上運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備(3)的至少一個(gè)控制器( 進(jìn)行仿真，其中，所述仿真器(1)具有至少一項(xiàng)模擬所述控制器O)的一用于一高可用通信(11)的操作系統(tǒng)功能 (14)的模擬功能(5)和一項(xiàng)模擬所述控制器O)的至少一個(gè)用于所述高可用通信(11)的系統(tǒng)功能模塊(15，16)的模擬功能(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真器，其中，所述模擬所述至少一個(gè)系統(tǒng)功能模塊(15，16) 的模擬功能(6)實(shí)施為高級(jí)語(yǔ)言模塊。
3.一種用于對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備(3)的至少一個(gè)控制器(2)進(jìn)行仿真的系統(tǒng)(18)，所述系統(tǒng)具有至少一個(gè)計(jì)算單元(4)、至少一個(gè)如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的仿真器(1)、至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡和/或一通信處理器(9)以及至少一個(gè)用于建立所述高可用通信(11)的通信層(10)，所述計(jì)算單元包含至少一個(gè)輸入設(shè)備(7)和至少一個(gè)輸出設(shè)備 ⑶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述通信層(10)具有一編程接口和一鏈路層，所述編程接口用于建立至少通向所述技術(shù)設(shè)備(3)中的裝置的高可用鏈路(11)，所述鏈路層用于對(duì)所述鏈路(U)進(jìn)行參數(shù)化和初始化。
5.一種包含一如權(quán)利要求1或2所述的仿真器(1)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品。
6.一種對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備(3)的至少一個(gè)控制器( 進(jìn)行仿真的方法，其中，為所述技術(shù)設(shè)備C3)進(jìn)行一設(shè)備設(shè)計(jì)，將所述設(shè)備設(shè)計(jì)加載到一如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng) (18)的計(jì)算單元中，借助至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡和/或一通信處理器(9)將所述系統(tǒng) (18)與所述技術(shù)設(shè)備(3)聯(lián)網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，借助一設(shè)計(jì)系統(tǒng)將所述設(shè)備設(shè)計(jì)加載到所述計(jì)算單元(4)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)至少一個(gè)技術(shù)設(shè)備的至少一個(gè)控制器進(jìn)行仿真的仿真器、系統(tǒng)及方法。為了提供一種可與自動(dòng)化環(huán)境中的真實(shí)組件進(jìn)行高可用通信的仿真方案，本發(fā)明提出為仿真器擴(kuò)充至少一項(xiàng)模擬操作系統(tǒng)功能的模擬功能和一項(xiàng)模擬控制器的至少一個(gè)用于高可用通信的系統(tǒng)功能模塊的模擬功能。加載設(shè)備設(shè)計(jì)后，借助至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口卡和/或通信處理器和至少一個(gè)用于建立高可用通信的通信層將所述系統(tǒng)與所述技術(shù)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102483619SQ201080028206
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者克勞迪亞·洛德斯, 克里斯蒂安·施皮沙克, 馬爾科·旺格羅 申請(qǐng)人:西門子公司