通过至少一个输出参量(A)影响所述技术装置(30)的控制或调节参量，其中，根据至少一个输入参量(E)产生所述至少一个输出参量(A)。根据本发明专利技术，在此将在所述技术装置(30)中检测到的参量(G)的预测的未来值(P1)用作为输入参量(E)，以便至少部分地补偿检测所述参量(G)与由所述输入参量(E)产生所述输出参量(A)之间的时间延迟。由此能够补偿在传输和处理输入参量(E)的值时的延迟并且避免在控制或调节技术装置(30)时由此引起的死时间。置(30)时由此引起的死时间。置(30)时由此引起的死时间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制或调节技术装置的方法和系统
[0001]本专利技术涉及根据权利要求1或10所述的用于控制或调节技术装置的方法和系统。本专利技术还涉及根据权利要求11所述的输入单元以及根据权利要求14所述的控制或调节装置。
技术介绍
[0002]在技术装置(例如，仪器、装置、机器、设施)的控制和调节系统中，技术装置的至少一个控制或调节参量受控制或调节装置的至少一个输出参量影响。
[0003]控制或调节参量能够要么是值离散的参量(例如用于接通和关断泵的信号)要么是模拟的、也就是说值连续的和时间连续的参量(例如温度、压力、液位、行程、角度、转速)。
[0004]输出参量例如能够是模拟的或二进制的调节信号，该调节信号经由执行器(例如继电器开关、开关接触器、电磁阀或马达)作用到控制或调节对象(技术过程、控制段)上并且由此改变控制或调节参量，执行器也被称为“致动器”。
[0005]在此，控制或调节装置根据至少一个输入参量产生至少一个输出参量。
[0006]模拟输入参量例如是针对温度、压力、液位、行程、角度或转速的传感器的测量信号。
[0007]二进制输入参量例如是来自控制或调节路径的传感器的关于控制参量状态的反馈信号，例如开关位置(开/关)、阀位置(打开/闭合)或马达的运动状态(旋转/静止)。
[0008]例如控制生产线或驱动器的运动。
[0009]例如调节通过管道的介质的流量、容器中的液体的液位或者电马达的转速或转矩。
[0010]这种控制和调节系统例如应用在过程管理系统中。过程管理系统用于使技术设施中的过程自动化。自动化的过程例如能够是工艺技术的或制造技术的过程或用于产生或分配电能的过程。
[0011]过程管理系统通常通过多个层级来分级地构造(参见例如EP 3 125053B1)。在最下方的层级(所谓的现场级)上，借助于构造为传感器的现场仪器(例如压力测量转换器、温度传感器、液位传感器、流量传感器)检测技术过程的状态或者借助于构造为执行器的现场仪器(例如用于调节阀的位置调节器)有针对性地影响过程。
[0012]此外还有具有控制和/或调节装置的控制和/或调节级，其中，通常一个处理单元(CPU中央处理单元)作为可编程逻辑控制器的组成部分尽可能实时地实施与现场相关的控制和/或调节功能，其中，他们作为输入参量从传感器接收过程的参量的值并且作为输出参量例如向执行器发出指令。
[0013]在又处于其上方的过程引导级上，在控制计算机中进行上级控制和调节，其中，由一个或多个操作站组成的操作系统能够实现设施的操作人员操作和观察过程。
[0014]在现场仪器与可编程逻辑控制器的处理单元之间的数据交换通常经由数字现场总线(例如PROFIBUS DP或PROFINET)来进行。因为现场仪器本身通常不具有相应的现场总
线连接，所以现场仪器经由分散的外围站连接到数字现场总线。外围站通常包括用于连接到数字现场总线的接口模块(头部组件)和用于连接现场仪器的多个外围组件(特别是数字和模拟输入和输出单元)。每个输入或输出单元在此能够仅具有唯一的所谓的“通道”用于连接唯一的现场仪器。但是该输入或输出单元也能够具有用于连接多个现场仪器的多个通道。
[0015]通常，外围组件在现场仪器中在此直接就地在现场，而可编程逻辑控制器处于设施的更中心的点。非常面向未来的控制和调节方案甚至设置了基于云的控制或调节装置。
[0016]在典型的流程中，由处理单元周期性地依次读入、处理输入参量的由外围组件的输入单元提供的值，并且产生输出参量的值。输出参量的这些值最后被写入输出单元中。
[0017]但是在此存在的问题是，由输入单元提供的输入参量的在处理时间点在处理单元中存在(表观)的“实际”值已经过时并且不再是当前的。该延迟在控制或调节时作为(附加的)死时间起作用。该延迟的原因例如在于：
[0018]·
输入单元中的信号处理的整个过程，例如模数转换和滤波，
[0019]·
经由部分缓慢的现场总线到现场总线控制器的传输，
[0020]·
从现场总线控制器到处理单元的传输，以及
[0021]·
由此产生的延迟，即在进行处理之前，首先读入所有或至少一组输入单元的值。
[0022]这个问题尤其在过程管理系统中对于工艺技术或制造技术的在空间上大型分布的设施出现，尤其在能够延伸到数平方千米以上的设施中出现，例如化学工业、石油和天然气工业、金属工业、矿山、发电厂、交通基础结构(机场、隧道)等的设施。
[0023]为了略微补偿由于过时的值而造成的差的(再)控制和调节质量，替代地缩短处理周期。但是较频繁的运行尤其给处理单元带来负荷。此外需要更高的传输带宽。
[0024]另外的方案是所谓的时钟同步，其中，检测、处理和输出严格时钟控制地进行。检测与处理之间的延迟没有被消除，但是是确定的。在此不利的是复杂的计划和在连续运行中的差的可改变性。此外，通常需要特别为此设置的并且由此昂贵的部件。
技术实现思路
[0025]因此本专利技术的任务是减少上述延迟的影响。
[0026]该任务通过根据权利要求1或10的用于控制或调节技术装置的方法和系统来解决。输入单元是权利要求11的主题，分散的外围站和具有这种输入单元的现场仪器是权利要求12或13的主题，并且控制或调节装置是权利要求14的主题。有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。
[0027]本专利技术基于这样的认识，即，在输入参量的检测与从输入参量中产生输出参量之间的时间延迟、尤其在传输输入参量时的延迟不能被消除，并且必要时能够以高的耗费来减小。因此，为了使处理单元在根据输入参量产生输出参量时还能处理输入参量的当前的“实际”值而不是“旧”值，必须给处理单元提供事先预测的“未来”值作为输入参量。如果预测的值以一时间间隔处于未来，该时间间隔在所阐述的时间延迟、特别是传输时间的数量级中变动，则能够至少部分地、优选完全地补偿这些时间延迟。
[0028]在技术装置中检测到的参量能够为此被连续地一起跟踪并且借助算法方法能够附加于或代替该参量的当前值产生该参量的一个或多个预测的在未来的值，并且将该值作
为用于控制或调节的输入参量使用。
[0029]因此，根据本专利技术，将在所述技术装置中检测到的参量的预测的未来值用作为输入参量，以便至少部分地补偿检测所述参量与由所述输入参量产生所述输出参量之间的时间延迟。
[0030]为此，预测的值优选以一时间间隔处于未来，其中，根据在检测所述参量与由所述输入参量产生输出参量之间的时间延迟来设定所述时间间隔。
[0031]因为预测的精度随着时间间隔增加而降低，所以该时间间隔优选等于或小于这些时间延迟的总和。有利地，在处理尽可能当前的值(时间间隔尽可能大)与预测的精度(时间间隔尽可能小)之间设定最优。
[0032]预测能够通过本领域技术人员熟悉的手段(例如更新变化曲线、人工智能、模式识别等)来实现。例如，即使在恒定的流入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制或调节技术装置(30)的方法，其中，通过至少一个输出参量(A)影响所述技术装置(30)的控制参量或调节参量，其中，根据至少一个输入参量(E)产生至少一个所述输出参量(A)，其特征在于，将在所述技术装置中检测到的参量(G)的预测的未来值(P1)用作为输入参量(E)，以便至少部分地补偿在检测所述参量(G)与由所述输入参量(E)产生所述输出参量(A)之间的时间延迟。2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：a)检测所述技术装置(30)的参量(G)，特别是模拟传感器信号，b)得出所述参量(G)的值(M1)，c)基于所述参量(G)的至少得出的值(M1)来预测所述参量的至少一个未来值(P1)，d)使用所述参量(G)的至少一个预测的未来值(P1)作为用于产生至少一个所述输出参量(A)的输入参量(E)。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据至少一个所述输入参量(E)在控制或调节装置(3)中产生至少一个所述输出参量(A)，其中，至少在所述控制或调节装置(3)外执行步骤a)和b)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述控制或调节装置(3)外、尤其在分散的外围站(10)中或在现场仪器(22)中执行所有步骤a)至c)，并且其中，将所述参量(G)的至少一个预测的未来值(P1)传输给所述控制或调节装置(3)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在所述控制或调节装置(3)外的第一部件中、尤其在分散的外围站(10)中或在现场仪器(22)中执行步骤a)至b)，并且其中，在第二部件中执行步骤c)，所述第二部件沿着从所述第一部件到所述控制或调节装置(3)的传输路径布置，尤其布置在现场总线(9)的控制器(24)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在第一时间点(t1)检测所述参量(G)的值(M1)，并且至少一个预测的未来值(P1)与第二时间点(t2)相关，所述第二时间点以限定的或能限定的时间间隔(tx)相对于所述第一时间点(t1)处于未来中。7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据所述参量(G)的得出的值(M1)或所述参量(G)的预测的未来值(P1)向控制或调节装置(3)的传输时间(T)来设定时间间隔(tx)，所述控制或调节装置根据至少一个所述输入参量(E)产生至少一个所...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔伯特，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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