本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行信息物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的電部件、例如電動馬達(dá)或傳感器的方法。此外，本發(fā)明涉及一種自動化設(shè)施，其包括信息物理系統(tǒng)和電部件，以及涉及一種用于將電部件與信息物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)耦聯(lián)的適配器設(shè)備。

背景技術(shù)：

在用于執(zhí)行控制和/或制造工序的自動化設(shè)施、例如釀酒廠中的瓶填充設(shè)施或城市中的交通燈控制設(shè)施的范圍內(nèi)，已知應(yīng)用在概念工業(yè)4.0下已知的信息物理系統(tǒng)。概念工業(yè)4.0描述如下技術(shù)景象，所述景象表現(xiàn)了作為信息物理系統(tǒng)(CPS)的技術(shù)解決方案。所述解決方案的特征還在于：所參與的、可借助自身的控制軟件能自主地運(yùn)行的部件之間的密集的互聯(lián)和通訊。

信息物理系統(tǒng)稱作信息技術(shù)方面的、軟件控制的部件與機(jī)械的和電子的部件的復(fù)合裝置，所述機(jī)械和電子部件經(jīng)由數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、即數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、例如因特網(wǎng)或內(nèi)部網(wǎng)來通訊。通過將中央控制單元聯(lián)網(wǎng)來構(gòu)成信息物理系統(tǒng)，所述中央控制單元在沒有關(guān)于要控制的部件的具體的技術(shù)配備的信息的情況下發(fā)送涉及部件的運(yùn)行特性的請求。僅僅要控制的部件將請求轉(zhuǎn)換成具體的、由其技術(shù)配備預(yù)設(shè)的運(yùn)行特性。例如，中央控制單元能預(yù)設(shè)：對下五分鐘，在自動化設(shè)施中應(yīng)采取節(jié)能的靜止?fàn)顟B(tài)。該部件相關(guān)的請求由每個部件根據(jù)其技術(shù)配備。即根據(jù)其技術(shù)可行性來轉(zhuǎn)化。例如，能夠?qū)μ旎ò逭彰鬟M(jìn)行調(diào)光，而相反能夠降低電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。

顯著的問題則是從如今廣泛應(yīng)用的經(jīng)典技術(shù)到該信息物理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化。如今經(jīng)典的部件通常中央地通過例如可編程邏輯控制器來控制，所述可編程邏輯控制器的調(diào)節(jié)回路由于合格的工程而具有判定特性，來代替自主的自動配置，如其在CPS的部件的情況下是可行的。如今的部件因此根據(jù)與信息物理景象不同的其他準(zhǔn)則來優(yōu)化。

不能夠由此出發(fā)：即，通過CPS將會暫時地且完全地代替現(xiàn)有的系統(tǒng)，因?yàn)檫@種改裝是成本密集的并且不是所有供貨商都能夠以相同的方式調(diào)整其產(chǎn)品組合。能夠預(yù)見具有混合情景的長期的過渡階段，在所述情景中在信息物理系統(tǒng)上也必須運(yùn)行需要通過可編程邏輯控制器經(jīng)由現(xiàn)場總線進(jìn)行控制的傳統(tǒng)的電部件。

在此，電動馬達(dá)可能表現(xiàn)出特殊的問題。經(jīng)典地，根據(jù)有關(guān)準(zhǔn)則對針對特定的任務(wù)的電動馬達(dá)進(jìn)行設(shè)計(jì)、選擇和安裝，有關(guān)準(zhǔn)則例如是準(zhǔn)則VDE 0503(IEC 34-17)，其中能夠確定尺寸數(shù)據(jù)、運(yùn)行類型、冷卻方法和開機(jī)特性。這引起與上級系統(tǒng)連接，即在產(chǎn)生中央控制命令時，常規(guī)的自動化設(shè)施的中央控制單元考慮要控制的部件的技術(shù)配備。因此會需要：在中央控制單元能夠判定：隨后要發(fā)送何種控制命令之前，為了通過中央控制單元產(chǎn)生控制命令，首先由要控制的電部件將其能量消耗、轉(zhuǎn)速信號、溫度信號、調(diào)節(jié)信號和/或保護(hù)觸發(fā)器的狀態(tài)傳輸給中央控制單元。在此，關(guān)于應(yīng)用的認(rèn)知例如在于馬達(dá)的選擇、線纜的設(shè)計(jì)和布設(shè)、供電裝置的尺寸設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的參數(shù)化、編程。

相反，在CPS的情況中必須由此出發(fā)，即，現(xiàn)有的經(jīng)典設(shè)計(jì)的馬達(dá)面臨新的要求，因?yàn)樵贑PS中，中央控制單元產(chǎn)生與部件無關(guān)的請求數(shù)據(jù)，所述請求數(shù)據(jù)也與各個部件的當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)地形成。該請求一方面必須能夠由要控制的部件來解釋，另一方面，必須避免與原始設(shè)計(jì)、例如最大轉(zhuǎn)速或最大可行的冷卻功率沖突。例如，能夠引起：電動馬達(dá)的運(yùn)行類型應(yīng)根據(jù)請求數(shù)據(jù)來運(yùn)行，所述電動馬達(dá)原始不針對所述請求數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)，例如通常的啟動/停止來代替持續(xù)運(yùn)行。由此，結(jié)果將會是電動馬達(dá)的不允許的加熱和/或提高的磨損。在混合情景中，喪失了對于符合實(shí)際情況的運(yùn)行的至今明確分配的職責(zé)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的目的是：在信息物理系統(tǒng)中運(yùn)行電部件。

所述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。通過從屬權(quán)利要求的特征得到本發(fā)明的有利的改進(jìn)形式。

該問題通過硬件和軟件設(shè)備形式的適配套組來實(shí)現(xiàn)，所述適配套組用作為在一方面經(jīng)典的、依靠中央調(diào)節(jié)裝置的部分和另一方面信息物理系統(tǒng)之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)。該適配設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)如下。

通訊裝置設(shè)計(jì)用于：從信息物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中接收請求數(shù)據(jù)，所述請求數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)設(shè)備的與部件的技術(shù)配備無關(guān)地描述的運(yùn)行性能；即例如對于下五分鐘節(jié)約能量的請求。解釋裝置設(shè)計(jì)用于：根據(jù)請求數(shù)據(jù)確定能借助部件的技術(shù)配備來執(zhí)行的要求，即例如當(dāng)部件具有這種電動馬達(dá)時，降低部件的電動馬達(dá)的電功率消耗。如已經(jīng)詳述的那樣，但是如果由此例促使電動馬達(dá)磨損的話，那么這不總是有利的。衡量裝置設(shè)計(jì)用于：根據(jù)部件的運(yùn)行數(shù)據(jù)為要求產(chǎn)生解決可能性，其中所述運(yùn)行數(shù)據(jù)說明部件的運(yùn)行狀態(tài)和/或運(yùn)行極限。這種解決可能性預(yù)設(shè)用于部件的至少一個控制信號。例如，該解決可能性在一個實(shí)例中能包括用于降低電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的控制信號，代替將其完全地停止。最后，控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)用于：將解決可能性的至少一個控制信號輸出給部件的控制接口。換言之，控制機(jī)構(gòu)從部件的觀點(diǎn)來看例如取代經(jīng)典的設(shè)備控制裝置的可編程邏輯控制器(SPS)。借助適配設(shè)備，還是經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)能夠控制電部件，如信息物理系統(tǒng)的系統(tǒng)自身的部件，因?yàn)檫m配器設(shè)備的通訊裝置提供通訊接口，如其也具有信息物理系統(tǒng)的系統(tǒng)自身的部件。

通過根據(jù)本發(fā)明的適配設(shè)備得到如下優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)與部件無關(guān)的請求數(shù)據(jù)，為所請求的運(yùn)行性能的部件特定的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電部件的自動的配置，其中CPS的中央控制單元將所述請求數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。借此，不針對信息物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電部件也能夠在沒有磨損或運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的情況下在信息物理系統(tǒng)處運(yùn)行。

通過根據(jù)本發(fā)明的適配器設(shè)備的運(yùn)行，得到根據(jù)本發(fā)明的方法。通訊裝置從網(wǎng)絡(luò)接收請求數(shù)據(jù)，從所述請求數(shù)據(jù)中通過解釋裝置產(chǎn)生考慮部件的技術(shù)配備的要求。將要求在本發(fā)明的范圍內(nèi)尤其能夠理解為數(shù)據(jù)組，所述數(shù)據(jù)組將具體的部件部分與請求相關(guān)聯(lián)。例如，請求能夠涉及能量消耗(“降低能量消耗”)、產(chǎn)量(“提高生產(chǎn)速率或加工速率”)或可用性(“將最大反應(yīng)時間設(shè)定到數(shù)值x上”)。通過解釋裝置從中產(chǎn)生對于特定部件部分、例如電動馬達(dá)或照明裝置或傳感器的要求。通過解釋裝置因此能夠參考請求例如對電動馬達(dá)或燈或測量電路進(jìn)行驗(yàn)證或關(guān)聯(lián)。部件通過衡量裝置根據(jù)部件的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過如下方式來得出部件部分現(xiàn)在如何轉(zhuǎn)化要求，即通過所述衡量裝置得出用于轉(zhuǎn)化要求的解決可能性。衡量裝置因此例如能夠考慮部件的已經(jīng)存在的切換頻繁性或磨損狀態(tài)或當(dāng)前的溫度，并且隨后在考慮運(yùn)行數(shù)據(jù)的情況下通過相應(yīng)的控制信號轉(zhuǎn)化要求(例如功率降低或小的要求時間)，所述控制信號共同形成解決可能性。控制機(jī)構(gòu)于是將解決可能性的至少一個控制信號輸出給部件的控制接口，例如用于燈或測量電路的控制電路或電動馬達(dá)的逆變器。

通過將一個實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的適配器設(shè)備集成到自動化設(shè)施中，得到一個實(shí)施方式的根據(jù)本發(fā)明的自動化設(shè)施，借助所述自動化設(shè)施能夠在設(shè)施場中執(zhí)行控制和/或制造工序。用設(shè)施場表示如下場地，在所述場地中設(shè)置用于控制和/或監(jiān)視工序的部件，即執(zhí)行器和傳感器。部件經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元耦聯(lián)，所述中央控制單元設(shè)計(jì)用于：根據(jù)跨部件限定的運(yùn)行策略執(zhí)行所述工序。所述運(yùn)行策略優(yōu)選包括在下述運(yùn)行準(zhǔn)則中的一個的優(yōu)化準(zhǔn)則：能量節(jié)約、可用性、產(chǎn)量或維護(hù)。也能夠提出：控制單元設(shè)計(jì)用于：在優(yōu)化準(zhǔn)則的至少兩個之間進(jìn)行切換，即切換運(yùn)行準(zhǔn)則。相應(yīng)的優(yōu)化準(zhǔn)則尤其能夠預(yù)設(shè)最小化(能量消耗、磨損)或最大化(產(chǎn)量、可用性)，其中也能夠預(yù)設(shè)預(yù)先限定的、包括極端值的公差范圍。

為了針對給定的運(yùn)行策略滿足在所選擇的運(yùn)行準(zhǔn)則的方面的優(yōu)化準(zhǔn)則，在信息物理系統(tǒng)中僅提出：中央控制單元根據(jù)運(yùn)行策略產(chǎn)生相應(yīng)的與部件無關(guān)的請求數(shù)據(jù)，并且經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)動給設(shè)施場中的至少一個部件。因此，與在常規(guī)的自動化設(shè)施中不同，中央控制單元不考慮部件的相應(yīng)的技術(shù)配備。

在根據(jù)本發(fā)明的自動化設(shè)施中還有利地確保：然而一個不針對信息物理系統(tǒng)中的運(yùn)行設(shè)計(jì)的電部件也將所述與部件無關(guān)的請求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于運(yùn)行準(zhǔn)則的運(yùn)行性能，即例如降低其能量消耗或調(diào)整其相應(yīng)特性或其可用性。

根據(jù)本發(fā)明的適配器設(shè)備的一個有利的改進(jìn)形式提出：解釋裝置設(shè)計(jì)用于：對來自數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的請求數(shù)據(jù)檢查其對于部件的相關(guān)性，并且僅針對識別為相關(guān)的請求數(shù)據(jù)產(chǎn)生要求。在此，解釋裝置與存儲器耦聯(lián)，在所述存儲器中存儲映射規(guī)定。通過映射規(guī)定能夠預(yù)設(shè)部件標(biāo)識與部件的部件部分的關(guān)聯(lián)，所述部件標(biāo)識能夠包含在要求數(shù)據(jù)中。如果例如經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接收要求，即降低馬達(dá)的功率消耗，并且部件為鼓風(fēng)機(jī)，那么能夠通過解釋裝置識別：請求是相關(guān)的，因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)具有電動馬達(dá)。

第二優(yōu)點(diǎn)是：均衡裝置為要求確定多個臨時的解決可能性，而并不是唯一的解決可能性。在此，將關(guān)于下述運(yùn)行準(zhǔn)則的至少一個的相應(yīng)的排名值與每個解決可能性相關(guān)聯(lián)，所述運(yùn)行準(zhǔn)則為：能量節(jié)約、可用性、產(chǎn)量、維護(hù)。將維護(hù)在此能夠理解為部件的小的磨損?？捎眯陨婕安考姆磻?yīng)時間和/或動態(tài)。為了現(xiàn)在能從多個臨時的解決可能性中選擇出其中一個，設(shè)有判定裝置，所述判定裝置設(shè)置或連接在衡量裝置下游，所述判定裝置設(shè)計(jì)用于：根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行準(zhǔn)則選擇根據(jù)排名值對于當(dāng)前的運(yùn)行準(zhǔn)則最佳的解決可能性，并且傳輸給控制機(jī)構(gòu)。如果例如部件已經(jīng)嚴(yán)重磨損，那么能夠?qū)⒕S護(hù)提出作為運(yùn)行準(zhǔn)則。于是相應(yīng)地，選擇最為保護(hù)性的解決可能性。在最大允許的運(yùn)行溫度附近運(yùn)行的部件例如能夠?qū)⒛芰抗?jié)約提出作為運(yùn)行準(zhǔn)則，并且隨后轉(zhuǎn)換相應(yīng)的最節(jié)約能量的解決可能性。

通過判定裝置有利地導(dǎo)致電部件的自我保護(hù)。

尤其有利的是：適配器設(shè)備是能雙向通訊的。對此，根據(jù)一個實(shí)施方式，生成裝置設(shè)計(jì)用于：經(jīng)由通訊裝置將報(bào)告數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，其中所述報(bào)告數(shù)據(jù)描述了部件的狀態(tài)。報(bào)告數(shù)據(jù)例如描述由控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化的解決可能性和/或當(dāng)前輸出給部件的控制信號。換言之，將包含在接近可行性中的應(yīng)答和/或限制輸出給中央控制單元。限制例如能夠說明：出于熱學(xué)理由僅能夠首先地轉(zhuǎn)化能量節(jié)約。通過生成裝置得到的優(yōu)點(diǎn)是：中央控制單元能夠監(jiān)視其運(yùn)行策略的轉(zhuǎn)化。

根據(jù)一個實(shí)施方式提出將請求尤其靈活地匹配于電部件，其中傳感器接口設(shè)計(jì)用于：接收與部件的運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的至少一個傳感器信號。所述傳感器信號由監(jiān)視裝置使用以確定部件的運(yùn)行時間狀態(tài)。監(jiān)視裝置設(shè)計(jì)用于：根據(jù)至少一個傳感器信號產(chǎn)生由衡量裝置使用的運(yùn)行數(shù)據(jù)的至少一部分，使得根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定解決可能性。

關(guān)于已經(jīng)提出的根據(jù)本發(fā)明的方法，該方法的具有已經(jīng)在根據(jù)本發(fā)明的適配器設(shè)備的改進(jìn)形式的上下文中描述的特征的改進(jìn)形式也屬于本發(fā)明。出于該理由，在此，不對根據(jù)本發(fā)明的方法的相應(yīng)的改進(jìn)形式進(jìn)行描述。

附圖說明

下面描述本發(fā)明的一個實(shí)施例。對此示出：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的自動化設(shè)施的一個實(shí)施方式的示意圖，

圖2示出適配器設(shè)備的一個實(shí)施方式的示意圖，如其能夠在圖1的自動化設(shè)施中提供的那樣，

圖3示出用于運(yùn)行圖2的適配器設(shè)備的信號流圖，

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實(shí)施方式的流程圖，所述方法例如能夠通過圖2的適配器設(shè)備來執(zhí)行。

具體實(shí)施方式

下面闡述的實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。但是，在該實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施方式的所描述的部件分別為本發(fā)明的各個可彼此獨(dú)立考慮的特征，所述特征也彼此獨(dú)立地改進(jìn)本發(fā)明進(jìn)而也能夠單獨(dú)地或以所示出的組合不同的組合視作為是本發(fā)明的組成部分。此外，所描述的實(shí)施方式也能夠通過本發(fā)明的已經(jīng)描述的特征的其他的特征來補(bǔ)充。

圖1示出自動化設(shè)施10，其中例如涉及用于注塑部件的制造設(shè)施或用于例如用于在核電廠或火電廠中獲取能量的工序的控制設(shè)施、或者用于交通燈系統(tǒng)的控制設(shè)施。

自動化設(shè)施10能夠具有設(shè)施場或簡稱場12，其中能夠設(shè)置有用于控制和/或監(jiān)視設(shè)施10的工序的部件14、16。設(shè)施場12例如能夠涉及制造車間或具有多個制造車間的建筑物、或在交通燈控制設(shè)施的情況也能夠涉及城區(qū)。部件14、16能夠分別是執(zhí)行器和/或傳感器。例如，其能夠分別是可控制的閥或交通燈或注塑自動裝置或流水線或傳送帶或電動馬達(dá)。

為了協(xié)調(diào)部件14、16的運(yùn)行并且由此在場12中執(zhí)行工序，在設(shè)施10中能夠提供中央控制單元18，其例如能夠?yàn)橹醒胗?jì)算機(jī)。控制單元18能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)20與部件14、16連接，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)用于交換控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。控制網(wǎng)絡(luò)20也能夠完全地或部分地?zé)o線地設(shè)計(jì)，并且提出例如經(jīng)由WLAN(無線局域網(wǎng))或也經(jīng)由移動無線連接、例如UMTS或LTE進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。有線連接的傳輸例如能夠借助于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)傳輸例如能夠借助于因特網(wǎng)協(xié)議(IP)來協(xié)調(diào)。

中央控制單元18和部件14之間的數(shù)據(jù)交換在此能夠基于根據(jù)CPS(信息物理系統(tǒng))的通訊協(xié)議來進(jìn)行。控制單元18和部件14因此經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)20耦聯(lián)至信息物理系統(tǒng)或簡稱CPS 22。部件14對此設(shè)計(jì)有自身的(未示出的)智能裝置或控制單元，其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)部件14的自主運(yùn)行，并且在此將運(yùn)行性能適應(yīng)于控制單元18的請求。

部件16能夠如下以無關(guān)系統(tǒng)的方式設(shè)計(jì)，使得所述部件不能夠解釋來自中央控制單元18的請求數(shù)據(jù)24。此外，能夠可行的是：部件16不能夠根據(jù)CPS 22的通訊協(xié)議產(chǎn)生報(bào)告數(shù)據(jù)26。

為了進(jìn)一步闡述而假設(shè)：部件16包括電動馬達(dá)28和用于運(yùn)行電動馬達(dá)28的逆變器30。逆變器30為部件30的控制接口。因此，為了運(yùn)行部件16而需要：產(chǎn)生用于控制逆變器30的控制信號32，并且將設(shè)置在逆變器30和/或電動馬達(dá)28中的傳感器的傳感器數(shù)據(jù)34映射成請求數(shù)據(jù)24或報(bào)告數(shù)據(jù)26。對此，部件16經(jīng)由適配器設(shè)備36耦聯(lián)到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)20上。適配器設(shè)備能夠構(gòu)成為適配器套組AK，即具有自身的殼體和電的插接輸入端和插接輸出端的適配器模塊。

為了進(jìn)一步闡述還假設(shè)：將部件16與電動馬達(dá)28裝入用于通風(fēng)任務(wù)的工業(yè)設(shè)施中。對此，在構(gòu)造設(shè)施10時，例如在例如對應(yīng)于運(yùn)行類型S1、例如根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60034-1或者IEC 34-17的持續(xù)時間期間設(shè)置馬達(dá)28、其保護(hù)、布線和維護(hù)。

通常列出的、轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⑽锢硐到y(tǒng)、如系統(tǒng)22的益處是通過有針對性地切斷不需要的機(jī)組設(shè)備得到的能量節(jié)約，所述能量節(jié)約在基于可編程邏輯控制器的技術(shù)中在沒有明確的規(guī)劃的情況下是很少可行的。在該情況下，CPS 22例如經(jīng)過幾個小時總是再次通知自動化設(shè)施10的子系統(tǒng)，即部件14、16：不需要對有關(guān)的車間通風(fēng)幾分鐘。于是，電動馬達(dá)28也能夠?qū)ζ渥鞒龇磻?yīng)。對此，適配器設(shè)備36能夠?yàn)椴考?6解釋請求數(shù)據(jù)24，并且在需要時產(chǎn)生所屬的控制信號32，其中所述請求數(shù)據(jù)能夠包含用于節(jié)約能量的命令。

對于適配器設(shè)備36的功能在下文參考圖2、圖3和圖4。

圖2示出適配器設(shè)備36的電路結(jié)構(gòu)或硬件。適配器設(shè)備36能夠具有用于部件16、即馬達(dá)的物理接口，所述接口在此稱作為部件接口38。部件接口38能夠?qū)?yīng)于具有例如利用可編程邏輯控制器的中央調(diào)節(jié)的安裝裝置的接口，即例如對應(yīng)于用于Profinet總線的總線端子。部件接口38能夠包括信號線路并且還有能量供應(yīng)線路。另一物理接口是用于與CPS 22的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)20的數(shù)據(jù)交換的通訊接口40。對此，能夠以所描述的方式提供用于以太網(wǎng)、WLAN或LTE或還有其組合的通訊接口40。供電接口42能夠設(shè)置用于對適配器設(shè)備36和/或部件16的能量供應(yīng)，其中在此能夠提出選擇多種提議以利用CPS的其他的可能性，例如不同的匯流排，所述匯流排中的每個能夠具有不同的電壓層級；或者用于無中斷的供電USV的連接可能性。對此，供電接口42也能夠包含或者具有例如用于變換電壓和/或緩存能量的開關(guān)設(shè)備。最后，適配器設(shè)備36能夠具有技術(shù)接口44，借助所述技術(shù)接口能夠配置和維護(hù)適配器設(shè)備36的運(yùn)行性能。適配器設(shè)備36能夠通過微控制器或中央處理器或通常處理器裝置44來控制，所述微控制器或中央處理器或通常處理器裝置能夠經(jīng)由技術(shù)接口44來配置。此外，處理器裝置46例如也能夠具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以便實(shí)現(xiàn)模擬信號和需要用于處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之間的變換。處理器裝置46也能夠包括用于適配器設(shè)備36的操作軟件的存取可能性。

因此，適配器設(shè)備36取代常規(guī)的、可經(jīng)由現(xiàn)場總線聯(lián)接到部件16上的現(xiàn)場控制裝置，如其在現(xiàn)有技術(shù)中例如借助可編程邏輯控制器來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)由部件接口38能夠與部件16交換涉及能量、轉(zhuǎn)速信號、溫度信號、調(diào)節(jié)信號和/或保護(hù)觸發(fā)的信息。經(jīng)由接口38、42能夠從能量供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)48到部件16的能量分布并且(在可能的再生的運(yùn)行中)返回到供電網(wǎng)絡(luò)48中。

下面，根據(jù)圖3描述適配器設(shè)備36的工作方式。通過處理器裝置46能夠提供例如程序模塊形式的如下模塊：解釋模塊50、衡量模塊52、判定模塊54和指令生成模塊56。此外，能夠提供數(shù)據(jù)存儲器或數(shù)據(jù)庫或通常的認(rèn)知基礎(chǔ)，例如，應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58、運(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)60和/或工程認(rèn)知基礎(chǔ)62。部件接口38能夠具有測量數(shù)據(jù)接口64和控制機(jī)構(gòu)66。

通過處理器裝置46執(zhí)行運(yùn)行時系統(tǒng)、即控制循環(huán)或監(jiān)控循環(huán)，在所述運(yùn)行時系統(tǒng)中通過相應(yīng)的、同名的模塊50、52、54、56處理解釋、衡量、判定和指令生成的步驟。處理外部的要求通過請求CPS 22、即請求數(shù)據(jù)24來觸發(fā)。

到CPS 22的接口通過通訊接口40形成，所述通訊接口能夠提供基礎(chǔ)功能、如發(fā)送/接收、數(shù)據(jù)緩存、格式變換和安全功能、即例如VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò))、HTTPS(安全超文本傳輸協(xié)議)和/或加密。

測量數(shù)據(jù)接口64通過直接應(yīng)用例如電動馬達(dá)28的傳感器信號34評估出可用的信息，它們對于該應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是有意義的，即例如馬達(dá)電流的指紋，以便獲得例如繞組和/或炭刷的狀態(tài)的結(jié)論，或者用于評估例如馬達(dá)或通常部件16的熱平衡，或者確定轉(zhuǎn)數(shù)信號波動，以便識別出不平衡或軸承損壞。

通過存儲和轉(zhuǎn)換針對CPS 22的要求產(chǎn)生的、用于轉(zhuǎn)換的解決可能性、即一個或多個控制信號的方式，控制機(jī)構(gòu)38能夠取代如在現(xiàn)有技術(shù)中遠(yuǎn)程經(jīng)由現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)是經(jīng)典控制，所述控制信號例如是控制信號“接通”、“將轉(zhuǎn)速值設(shè)定于“X”、“在超過120攝氏度的溫度下切斷”。此外，控制機(jī)構(gòu)38能夠承擔(dān)控制指令生成56，以便根據(jù)經(jīng)由工程接口44或通過中央控制單元18預(yù)設(shè)的通訊方式或通訊模式來連續(xù)地將準(zhǔn)模擬的狀態(tài)報(bào)文(“65.3攝氏度”、“65.3攝氏度”、“65.6攝氏度”……)或者事件相關(guān)的“Delta報(bào)文”(“將溫度提高0.3攝氏度到65.6攝氏度”)發(fā)送給CPS 22。

解釋50接受來自通訊接口40的引入的請求并且能夠在對于控制部件16的相關(guān)性方面評估該請求。如果例如為關(guān)于部件16的、例如在實(shí)例中描述的電動馬達(dá)28的主題(在此，開關(guān)過程、能量消耗、典型的應(yīng)用能夠是相關(guān)的)，那么解釋50能夠判定：請求數(shù)據(jù)24是與部件16相關(guān)的數(shù)據(jù)。

通過解釋50，也能夠執(zhí)行文本確定，即例如能夠檢查：發(fā)送器是否是相關(guān)的，要求是否匹配于設(shè)施狀態(tài)，并且要求是否介入到與CPS的其他的通知和/或診斷的序列中。例如，能夠檢查：請求是否完全設(shè)計(jì)如下制造車間，在所述制造車間中安裝部件16。僅用于該制造車間的請求數(shù)據(jù)是相關(guān)的。

如果通過解釋50識別部件16的相關(guān)性，那么能夠推導(dǎo)用于部件16的要求，即例如電動馬達(dá)28的要求。例如，能夠從為了節(jié)約能量而需要的請求數(shù)據(jù)24中產(chǎn)生具體的要求，所述要求說明：電動馬達(dá)28應(yīng)當(dāng)以低功率運(yùn)行例如五分鐘。

為了從與部件無關(guān)的請求中產(chǎn)生要求，能夠設(shè)有應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58，在所述應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)中例如能夠存儲：何種類型的請求數(shù)據(jù)、何種術(shù)語或名稱或何種發(fā)送器對于部件16是相關(guān)的，并且發(fā)送器的哪些請求、即例如控制單元18的哪些請求對應(yīng)于那些技術(shù)配設(shè)元素或其控制參數(shù)。由此能夠借助于來自應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58的相應(yīng)的映射規(guī)定，將例如該實(shí)例中的概念“風(fēng)扇”也與馬達(dá)28相關(guān)聯(lián)。剛好如此，當(dāng)能量節(jié)約控制器作為中央控制單元18處于與部件16相同的設(shè)施場12中時，概念“能量節(jié)約控制器”能夠是有效的發(fā)送器?！澳芰抗?jié)約”相應(yīng)地能夠轉(zhuǎn)換成用于切斷或降低轉(zhuǎn)速的要求。

衡量52能夠?qū)⑺磉_(dá)的要求與現(xiàn)有的部件16的真實(shí)性相比較，例如所述部件的設(shè)計(jì)(在實(shí)例持久運(yùn)行S1中)、部件16的效率特征曲線、裝入情況，所述裝入情況例如能夠通過受限制的散熱來給定，或者薄弱設(shè)計(jì)尺寸的電流供應(yīng)裝置/電保險(xiǎn)裝置。如果可以解決要求68，能夠通過衡量52能夠確定一個或多個解決可能性70。因此，能夠?yàn)殡妱玉R達(dá)28例如實(shí)現(xiàn)通過切斷、空轉(zhuǎn)運(yùn)行或降低轉(zhuǎn)速來滿足節(jié)約五分鐘能量的要求。

這是三種必須在其之間抉擇的解決可能性。解決可能性能夠在考慮當(dāng)前的運(yùn)行時情況的條件下在不同的運(yùn)行準(zhǔn)則方面進(jìn)行評估。運(yùn)行時情況例如能夠?yàn)槌鏊岢龅恼囟鹊漠?dāng)前的馬達(dá)和環(huán)境溫度。運(yùn)行準(zhǔn)則例如能夠是：節(jié)約能量和/或可用性和/或效能和/或維護(hù)最小化(保護(hù))。因此，例如在運(yùn)行準(zhǔn)則方面，切斷與降低相比被評估為更加節(jié)約能量。但是對此，切斷和再啟動在維護(hù)最小化方面與僅降低轉(zhuǎn)速相比被評估為更差。因此，通過衡量52根據(jù)不同的目的或運(yùn)行準(zhǔn)則對每個解決可能性區(qū)分優(yōu)先次序，使得在每個運(yùn)行準(zhǔn)則方面形成解決可能性的相應(yīng)的優(yōu)先級排序。為了確定解決可能性并且將其在運(yùn)行準(zhǔn)則方面進(jìn)行評估和排序，能夠使用工程認(rèn)知基礎(chǔ)62和運(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)60。

當(dāng)存儲安裝情況和能量供應(yīng)、例如目錄數(shù)據(jù)、顯著的偏差、如替代部件或維修、布線的特點(diǎn)和/或保險(xiǎn)和裝入情況時，工程認(rèn)知基礎(chǔ)62能夠描述真實(shí)的部件16、即例如真實(shí)的馬達(dá)28。

運(yùn)行時間認(rèn)知基礎(chǔ)60能夠提供當(dāng)前的運(yùn)行數(shù)據(jù)、其存檔文件、推導(dǎo)出的特征碼和維護(hù)狀態(tài)和/或磨損余量(例如運(yùn)行小時或旋轉(zhuǎn)的剩余數(shù)量)?；诤饬?2的解決方案70，能夠得出關(guān)于所選擇的替代方面的判定54。

因此，工程認(rèn)知基礎(chǔ)62提供與部件16的運(yùn)行極限72相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。因此，運(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)60能夠提供為衡量52提供與運(yùn)行狀態(tài)74相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。在此，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠借助不同的目標(biāo)特定的優(yōu)先級排序來發(fā)現(xiàn)在該范圍內(nèi)最佳的解決方案，所述優(yōu)先級排序分別與運(yùn)行準(zhǔn)則相關(guān)。例如能夠做出判定如下：一個解決方案對于可用性和維護(hù)最小化為最佳的替選方案、但對于能量節(jié)約僅能夠是次佳的解決方案。在此，判定54能夠根據(jù)確定的運(yùn)行準(zhǔn)則、即例如能量節(jié)約進(jìn)行，或者交替地、根據(jù)例如由CPS 22確定的運(yùn)行準(zhǔn)則來進(jìn)行。所選擇的解決可能性于是作為要執(zhí)行的解決可能性70’輸出。

下面，根據(jù)圖4，針對開始描述的實(shí)例再次描述用于從請求數(shù)據(jù)24中確定解決可能性70’的方法，其中請求數(shù)據(jù)24例如能夠包含要求：“節(jié)約能量五分鐘！”，如這能夠通過該解釋50在步驟S10中確定那樣。在步驟S12中，能夠?qū)⒑饬看_定作為解決方案70：切斷、空轉(zhuǎn)、降低轉(zhuǎn)速。在步驟S14中，能夠評估解決可能性70，并且對此使用出自運(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)60中的運(yùn)行時條件，即運(yùn)行數(shù)據(jù)74。例如能夠得出：在過去、例如在最后幾小時或最后十小時已經(jīng)觀察到強(qiáng)烈經(jīng)常出現(xiàn)切斷，使得解決可能性“切斷”在運(yùn)行準(zhǔn)則“維護(hù)”方面與例如空轉(zhuǎn)相比被評估為更差。根據(jù)邊界條件，如通過運(yùn)行數(shù)據(jù)72限定的邊界條件，降低轉(zhuǎn)速能夠得出：存在差的效率，這在運(yùn)行準(zhǔn)則“能量節(jié)約”方面能夠相應(yīng)地被評估。關(guān)于空轉(zhuǎn)，能夠得出：由于當(dāng)前的溫度，會需要充分地冷卻部件16，使得在此相應(yīng)地評估磨損方面(運(yùn)行準(zhǔn)則保護(hù)))。

由此，在步驟S16中能夠根據(jù)不同的運(yùn)行準(zhǔn)則76、78、80來進(jìn)行優(yōu)先級排序。例如，運(yùn)行準(zhǔn)則76能夠涉及能量節(jié)約，運(yùn)行準(zhǔn)則78涉及可用性并且運(yùn)行準(zhǔn)則80涉及維護(hù)最小化。相應(yīng)地，以不同的排序82、84、86來排列解決可能性70’，其在圖4中是停止、空轉(zhuǎn)和降低的轉(zhuǎn)速。

在步驟S18中現(xiàn)在能夠通過判定54來得出：當(dāng)前應(yīng)遵循何種運(yùn)行準(zhǔn)則。在該實(shí)例中，運(yùn)行準(zhǔn)則應(yīng)遵循能量解決(76)，使得將解決可能性的排序82作為基礎(chǔ)并且從中得出：最佳的解決方案是切斷部件16。該選擇出的解決可能性70’轉(zhuǎn)發(fā)給指令生成56。

基于所選擇的解決可能性70’，促使指令生成56產(chǎn)生用于控制機(jī)構(gòu)66的指令并且必要時觸發(fā)至CPS 22的相應(yīng)的通訊，例如通過產(chǎn)生應(yīng)答報(bào)文來應(yīng)答或者涉及限制的通知(“節(jié)約能量能夠出于熱學(xué)理由僅限制地進(jìn)行”)。這是如下報(bào)告數(shù)據(jù)26，所述報(bào)告數(shù)據(jù)由適配器設(shè)備36經(jīng)由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)20發(fā)送到CPS 22中。指令生成56也能夠?qū)\(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)60設(shè)有當(dāng)前數(shù)據(jù)，即將當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲在該處，以便為未來的判定支持運(yùn)行的全面的評估。

于是，控制機(jī)構(gòu)66根據(jù)控制指令產(chǎn)生控制信號32，所述控制指令由指令生成56根據(jù)所選擇的解決可能性70’來產(chǎn)生。

處理內(nèi)部要求(例如溫度值的準(zhǔn)模擬的典型的傳輸)同樣能夠通過控制機(jī)構(gòu)66來推動，其中對此，傳輸能夠根據(jù)CPS 22對適配器設(shè)備36的要求來推動，其中在此，相應(yīng)的請求數(shù)據(jù)24又能夠借助于應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58來解釋。

認(rèn)知基礎(chǔ)58和62能夠在部件16和適配器設(shè)備36的運(yùn)行時間運(yùn)行之前被提供數(shù)據(jù)，應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58在此根據(jù)CPS 22的規(guī)格、即例如通過設(shè)施集成器或總系統(tǒng)負(fù)責(zé)裝置來被提供數(shù)據(jù)。工程認(rèn)知基礎(chǔ)62能夠根據(jù)相應(yīng)部件的情況來填充，即例如由負(fù)責(zé)的電氣技術(shù)人員來填充。

因此，適配器設(shè)備36整體上能夠在該實(shí)例中在利用應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58的情況下識別：用開始描述的、含“填充”和“車間的”請求表示適配器設(shè)備36或部件16。在此，邏輯上也能夠談及其他的子系統(tǒng)、例如部件14中的一個或多個，因?yàn)楠?dú)立地實(shí)現(xiàn)請求部件。此外，能夠通過適配器設(shè)備36識別：應(yīng)當(dāng)采用切斷作為狀態(tài)。隨后檢查：相反是否談及其他條件，例如馬達(dá)和線路的不允許的加熱。因?yàn)楦鶕?jù)S1設(shè)計(jì)的馬達(dá)最初不針對頻繁的再啟動設(shè)計(jì)和安裝，所以在運(yùn)行類型S2(短時運(yùn)行)中的使用能夠引起過熱。這能夠在運(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)60中調(diào)用，或者相反，工程認(rèn)知基礎(chǔ)62中的維護(hù)標(biāo)注中的條件能夠表示：由于例如馬達(dá)的啟動電容故障而在任何情況下都不應(yīng)切斷。如果切斷可用，那么能夠根據(jù)應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)58還生成對相鄰的子系統(tǒng)的請求：所述子系統(tǒng)是否在相同的時間點(diǎn)必須再次驅(qū)動，如果是的話，子系統(tǒng)能夠使在通風(fēng)的情況下不臨界的、以幾秒累進(jìn)的再啟動相協(xié)調(diào)，以便在能量供給中不產(chǎn)生負(fù)荷峰值。于是，對此也不需要通過控制單元18進(jìn)行中央控制。

通過提供適配器設(shè)備36，實(shí)現(xiàn)用于在CPS 22的數(shù)理邏輯復(fù)雜的世界和電動馬達(dá)28或普遍的為部件16的盡可能不含數(shù)理邏輯的通訊可能性之間的轉(zhuǎn)換的新型的方案，所述部件依賴于控制裝置的控制信號32。

接口的內(nèi)容方面的設(shè)計(jì)、即適配器設(shè)備36的工程設(shè)計(jì)能夠通過設(shè)施本地的人員來進(jìn)行，使得適配器設(shè)備36能夠極其靈活地使用，并且能夠短期地集成。僅需要用于構(gòu)成用于進(jìn)行接收的CPS 22的配置的知識載體、即例如設(shè)施10的IT負(fù)責(zé)者，以及用于有問題的部件16、即例如馬達(dá)28的知識載體，和其安裝，即例如設(shè)施電氣技術(shù)人員。該操作人員于是例如能夠在操作裝置上執(zhí)行適配器設(shè)備36的工程設(shè)計(jì)并且經(jīng)由工程接口44將所選擇的配置存儲在適配器設(shè)備36中。因此，對于在設(shè)施中的后續(xù)實(shí)施(如其在對設(shè)備現(xiàn)代化時能夠出現(xiàn))、也或者其用于工業(yè)4.0類型的協(xié)同應(yīng)用的訓(xùn)練、例如能量節(jié)約和/或資源保護(hù)是尤其有利的。

還有利的是：在同時考慮部件16的當(dāng)前的運(yùn)行條件的情況下，根據(jù)交替的運(yùn)行準(zhǔn)則76、78、80進(jìn)行的判定的簡單的可能性。

整體上指出如下實(shí)例，為了聯(lián)接到信息物理系統(tǒng)中，如何能夠通過本發(fā)明提供用于電動馬達(dá)的適配套組。

附圖標(biāo)記列表

10 自動化設(shè)施

12 設(shè)施場

14 CPS部件

16 經(jīng)典的部件

18 中央的控制單元

20 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

22 信息物理系統(tǒng)(CPS)

24 請求數(shù)據(jù)

26 報(bào)告數(shù)據(jù)

28 電動馬達(dá)

30 逆變器

32 控制信號

34 傳感器信號

36 適配器設(shè)備

38 部件接口

40 通訊接口

42 供電接口

44 工程接口

46 處理器裝置

48 供電網(wǎng)絡(luò)

50 解釋

52 衡量

54 判定

56 指令生成

58 應(yīng)用認(rèn)知基礎(chǔ)

60 運(yùn)行時間狀態(tài)認(rèn)知基礎(chǔ)

62 工程認(rèn)知基礎(chǔ)

64 測量數(shù)據(jù)接口

66 控制機(jī)構(gòu)

68 要求

70 解決可能性

70' 選擇出的解決可能性

72 運(yùn)行極限

74 運(yùn)行狀態(tài)

76，78，80 運(yùn)行準(zhǔn)則

82，84，86 優(yōu)先權(quán)排序

AK 適配器套組

S10，S12，

S14，S16，S18 方法步驟