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Title:
APPLICATION OF CHOREOGRAPHY MECHANISMS WITHIN AN AUTOMATED MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/067999
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a technical module (2) comprising: - a plurality of technical objects which are each designed and provided to carry out a technical function (4, 5); - a control unit (8) which is designed and provided to control the technical functions of the individual technical objects; and - a communication unit (7) which is designed and provided to exchange data with external communication partners (3, 6). The technical module (2) is characterized in that the control unit (8) comprises a computer-implemented execution service (9) having a configurable logic unit (10), wherein the computer-implemented execution service (9) is designed to - receive rules and interconnections from an external communication partner (3, 6) by means of the communication unit (7), and - configure the logic unit (10) on the basis of the received rules and interconnections, wherein the control unit (8) is designed to control, via the configured logic unit (10), the technical objects for operating the technical module (2) in the technical plant (1).

Inventors:
MAURMAIER MATHIAS (DE)
STUTZ ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/077343
Publication Date:
April 04, 2024
Filing Date:
September 30, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G06Q10/101; G05B19/418
Domestic Patent References:
WO2016074730A12016-05-19
Other References:
STUTZ ANDREAS ET AL: "Software Patterns for the Realization of Automation Service Choreographies", 2021 26TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EMERGING TECHNOLOGIES AND FACTORY AUTOMATION (ETFA ), IEEE, 7 September 2021 (2021-09-07), pages 1 - 8, XP034032917, DOI: 10.1109/ETFA45728.2021.9613201
BLUMENSTEIN MICHELLE ET AL: "Coordination of Modular Packaging Lines Using Automation Service Choreographies", 2022 IEEE 27TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON EMERGING TECHNOLOGIES AND FACTORY AUTOMATION (ETFA), IEEE, 6 September 2022 (2022-09-06), pages 1 - 8, XP034213634, DOI: 10.1109/ETFA52439.2022.9921609
"Automation 2021 : Navigating towards resilient Production", 1 January 2021, VDI VERLAG, ISBN: 978-3-18-102392-1, article BLUMENSTEIN M. ET AL: "Designprinzipien für den Modul- und Serviceentwurf in modularen Logistikanlagen : Navigating towards resilient Production", pages: 101 - 116, XP093038919, DOI: 10.51202/9783181023921-101
HOERNICKE MARIO ET AL: "Automation architecture and engineering for modular process plants - approach and industrial pilot application", IFAC-PAPERSONLINE, vol. 53, no. 2, 1 January 2020 (2020-01-01), DE, pages 8255 - 8260, XP093015012, ISSN: 2405-8963, DOI: 10.1016/j.ifacol.2020.12.1966
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Claims:
Patentansprüche

1. Technisches Modul (2) , umfassend,

- eine Mehrzahl von technischen Objekten, die jeweils zur Durchführung einer technischen Funktion (4, 5) ausgebildet und vorgesehen sind,

- eine Steuereinheit (8) , die zur Steuerung der technischen Funktionen der einzelnen technischen Objekte ausgebildet und vorgesehen ist,

- eine Kommunikationseinheit (7) , die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern (3, 6) ausgebildet und vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) einen computerimplementierten Ausführungsdienst (9) mit einer konfigurierbaren Logikeinheit (10) auf, wobei der computerimplementierte Ausführungsdienst (9) dazu ausgebildet ist,

- mittels der Kommunikationseinheit (7) Regeln und Verschaltungen von einem externen Kommunikationspartner (3, 6) zu empfangen, und

- auf Basis der empfangenen Regeln und Verschaltungen eine Konfiguration der Logikeinheit (10) vorzunehmen, wobei die Steuereinheit (8) dazu ausgebildet ist, mit der konfigurierten Logikeinheit (10) eine Steuerung der technischen Objekte zum Betrieb des technischen Moduls (2) in der technischen Anlage (1) vorzunehmen.

2. Technisches Modul (2) nach Anspruch 1, bei dem die Kommunikationseinheit (7) einen Server, insbesondere einen OPC UA Server, für eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem technischen Modul (2) und dem externen Kommunikationspartner (3, 6) .

3. Technisches Modul (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine oder mehrere technische Funktionen (4, 5) durch die Steuereinheit (8) als ein durchführbarer Service gemäß dem Standard VDI /VDE/NAMUR 2658 ansprechbar sind.

4. Technisches Modul (2) nach Anspruch 3, bei dem die Kommunikationseinheit (7) dazu ausgebildet ist, von dem externen Kommunikationspartner (3, 6) Regeln und Verschaltungen zu erhalten und an die Steuereinheit (8) weiterzuleiten, welcher Service oder welche Services durchgeführt werden sollen.

5. Technische Anlage (1) , insbesondere Fertigungsoder Prozessanlage, umfassend wenigstens ein technisches Modul (2) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, und wenigstens eine, von dem technischen Modul (2) separat ausgebildete, übergeordnete Steuerungseinheit (6) .

6. Technische Anlage gemäß Anspruch 5, bei der die übergeordnete Steuerungseinheit (6) ein computerimplementiertes Editierwerkzeug umfasst, welches für die Vorgabe der Regeln und Verschaltungen ausgebildet und vorgesehen ist, wobei die übergeordnete Steuerungseinheit

(6) eine Kommunikationseinheit (3) zur Übertragung der Regeln und Verschaltungen an die Kommunikationseinheit

(7) des technischen Moduls (2) aufweist.

7. Technische Anlage (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei der die übergeordnete Steuerungseinheit (6) als ein Leitsystem ausgebildet ist, welches wenigstens einen Operator Station Server umfasst.

8. Technische Anlage (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die dazu ausgebildet ist, die Regeln und Verschaltungen für einen Operator der technischen Anlage

(1) zu visualisieren.

9. Verfahren zum Betreiben eines technischen Moduls

(2) in einer technischen Anlage (1) , insbesondere Ferti- gungs- oder Pro ze s s anlage , das technische Modul (2) umfassend :

- eine Mehrzahl von technischen Objekten, die jeweils zur Durchführung einer technischen Funktion (4, 5) ausgebildet und vorgesehen sind,

- eine Steuereinheit (8) , die zur Steuerung der technischen Objekte der einzelnen Objekte ausgebildet und vorgesehen ist,

- eine Kommunikationseinheit (7) , die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern (3, 6) ausgebildet und vorgesehen ist, das Verfahren umfassend: a) Integrieren des technischen Moduls (2) in die technische Anlage (1) , wobei im Zuge dessen eine Kommunikationsverbindung des technischen Moduls (2) zu einer übergeordneten Steuerungseinheit (6) der technischen Anlage (1) , insbesondere einem Leitsystem der technischen Anlage (1) , eingerichtet wird, b) Übertragen von Regeln und Verschaltungen an die Kommunikationseinheit (7) durch die übergeordnete Steuerungseinheit (6) als externem Kommunikationspartner (3, 6) des technischen Moduls (2) und Weiterleiten an einen computerimplementierten Ausführungsdienst (9) der Steuereinheit ( 8 ) , c) Automatisiertes Konfigurieren der konfigurierbaren Logikeinheit (10) auf Basis der empfangenen Regeln und Verschaltungen durch den computerimplementierten Ausführungsdienst (9) , d) Steuern der technischen Objekte durch die konfigurierte Logikeinheit (10) zum Betreiben des technischen Moduls (2) in der technischen Anlage (1) .

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Verfahrensschritt b auf Basis einer Server-Architektur, insbesondere einer OPC UA Server-Architektur, , erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Kommunikationseinheit (7) des technischen Moduls (2) Infor- mation bezüglich einer Kommunikationseinheit (3) des externen Kommunikationspartners (3, 6) empfängt, insbesondere bezüglich einer Netzwerkadresse der Kommuni kat ions - einheit des externen Kommunikationspartners (3, 6) , und in einem Archiv der Kommunikationseinheit (7) des technischen Moduls (2) hinterlegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem eine oder mehrere technische Funktionen (4, 5) durch die Steuereinheit (8) als ein durchführbarer Service gemäß dem Standard VDI /VDE/NAMUR 2658 ansprechbar sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Kommunikationseinheit (7) des technischen Moduls (2) von der übergeordneten Steuerungseinheit (6) die Regeln und Verschaltungen erhält und an die Steuereinheit (8) weiterleitet, derart, dass die Regeln und Verschaltungen vorgeben, welcher Service oder welche Services durchgeführt werden sollen.

14. Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen zur Implementierung eines Verfahrens einem der Ansprüche 9 bis 13.

15. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 auszuführen .

Description:
Beschreibung

Anwendung von Choreograf ie-Mechanismen innerhalb eines automatisierten Moduls

Die Erfindung betrifft ein Technisches Modul, umfassend,

- eine Mehrzahl von technischen Objekten, die jeweils zur Durchführung einer technischen Funktion ausgebildet und vorgesehen sind,

- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Funktionen der einzelnen technischen Objekte ausgebildet und vorgesehen ist,

- eine Kommunikationseinheit, die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist.

Zudem betrifft die Erfindung eine technische Anlage und ein Verfahren zum Betreiben eines technischen Moduls in einer technischen Anlage. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und ein computerlesbares Medium.

Vor allem in der Pharmaindustrie und Spezialchemie bestehen hohe Anforderungen an Betreiber technischer Anlagen schnell auf geänderte Mar ktanf orderungen reagieren zu können. Modulare Anlagen ermöglichen es den Anlagenbetreibern, die sogenannte „Time- to-Market" erheblich zu verkürzen und durch einen aufwandsarmen Umbau der Anlage schnell auf geänderte Marktbedingungen reagieren zu können. Die Anlagenbetreiber können sich hierzu einen Pool an modularen Einheiten (z.B. Prozesseinheiten) aufbauen, mithilfe dessen sie eine konkrete Anlage mittels der sogenannten Orchestrierung zusammenstellen können. Soll die Anlage umgebaut werden, so werden einzelne Module entnommen und durch andere, zum Beispiel leistungsfähigere Module ersetzt.

Bei bislang bekannten Automatisierungssystemen wie „PCS 7" oder dem „TIA Portal" der Firma Siemens werden die Module mittels klassischer Konzepte der Automatisierungstechnik kommunikationstechnisch verbunden sowie deren Funktionen angesteuert. Dabei werden Kommunikationsverbindungen projektiert, Bedienbilder entwickelt und übergeordnete Ablauf Sequenzen mit Sprachen wie „S7- Graph" oder „SFC (Sequential Flow Chart)" erstellt. Dies ist aufwändig und aufgrund mangelnder einschlägiger Kenntnisse von Verfahrenstechnikern nur schwer durchführbar .

In der Druckschrift WO 2016/074730 Al wird eine Methode beschrieben, wie eine modulare technische Anlage mittels Selbstbeschreibungsinformationen der Module erstellt werden kann. Diese Methode basiert auf online verfügbaren Selbstbeschreibungsinformationen der einzelnen Module. Bei einem Orchestrierungsprozess einer modularen Anlage liegen diese Information jedoch im Regelfall nicht (online) vor, da die Planung offline auf Basis statischer Typbeschreibungsinformationen wie zum Beispiel dem Module Type Package (MTP) erfolgt (vgl. vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) veröffentlichter Entwurf der Norm „VDI/VDE/ NAMUR 2658" vom 4. Januar 2018) .

Generell stellen die Flexibilität und Adaptivität von Produktionssystemen einen Schlüssel faktor für zukünftige Produktionssysteme in volatilen Märkten dar. Sie lassen sich durch die Orchestrierung von intelligenten technischen Modulen (auch als „Equipment Assemblies oder „Package Units" bezeichnet) zu einer Anlage erzielen. Jedes technische Modul bietet dabei Funktionen an, die von einer übergeordneten Orchestrierungsinstanz (auch als „Orchestration Layer" bezeichnet) parametriert und in der richtigen Reihenfolge aufgerufen werden können. Je kleinteiliger die Funktionen sind, desto flexibler können daraus größere Funktionen orchestriert werden. Kleinteilige Funktionen erfordern jedoch einen höheren Aufwand für deren Koordination und Engineering. Bietet ein technisches Modul eher grobgr anul ar e Funktionen an, so sind diese für viele Anwendungsfälle zu spezifisch, wodurch wiederum die Flexibilität eingeschränkt ist.

In der Prozessindustrie steht in Anlehnung an die Norm ISA-88 bzw. die IEC 61512 ein prozedurales Modell zur Verfügung, das verschiedene Granulari tätsebenen für die einzelnen Funktionen beschreibt. Ausgehend von der höchsten Ebene einer „Procedure", allgemein auch als Rezept bezeichnet, folgen drei weitere Ebenen mit zunehmend kleinteiligeren Funktionen („Unit Procedure", „Operation", „Phase") . Je kleinteiliger die Funktionen werden, desto größer wird der Aufwand zur Koordination dieser Funktionen. Neben prozeduralen Zusammenhängen weisen dann auch regulatorische und verriegelnde Zusammenhänge eine größere Bedeutung auf .

Zur Orchestrierung von Funktionen werden heute sowohl zentrale als auch dezentrale Orchestrierungsansätze genutzt. Beide Varianten arbeiten ausschließlich auf prozeduraler Ebene um kleinteilige Funktionen zu einer größeren Funktion („Procedure" oder „Unit Procedure") zusammenzuführen .

Bei einer zentralen Orchestrierung wird die „Unit Operation" vom Anlagenbetreiber in der Orchestrierungsinstanz durch die Orchestrierung kleinteiliger Funktionen mittels rein prozeduraler Zusammenhänge, meist gelöst über Schritt-Transitionslogik, implementiert. Die Orchestrierung in der Orchestrierungsinstanz erfordert in diesem Fall auch die Betrachtung regulatorischer und verriegelnder Zusammenhänge. Hierzu besitzt die Orchestrierungsinstanz eine Datendrehscheibe, die Werte von einer Quelle liest und an eine Senke schreibt. Zwischen dem Lesen und Schreiben besteht in der Orchestrierungsinstanz die Möglichkeit konfigurierbare Umrechnungen einzufügen. Neben dem Aufwand für die Implementierung der „Unit Operation" in der Orchestrierungsinstanz bringen die Orchestrierung der kleinteiligen Funktionen und die Realisierung der regulatorischen und verriegelnden Zusammenhänge hohe Performance- und Echt zei tanf orderun- gen an die Orchestrierungsinstanz mit sich.

Im Rahmen einer dezentralen Orchestrierung ist die „Unit Operation" nativ in einem ( St euer- ) Programm eines Controllers des technischen Moduls implementiert. Auch hier kommt in der Regel eine Schritt-Transitionslogik zum Einsatz. Regulatorische und verriegelnde Aufgaben können in diesem Fall innerhalb des Controllers des technischen Moduls realisiert werden. Bei dieser Lösung ist die Flexibilität jedoch eingeschränkt, da die Funktion auf der Ebene einer „Unit Operation" sehr spezifisch für einen gewissen Anwendungs f all sein muss. In vielen Fällen verfügt der Maschinenbauer, welcher das technische Modul entwickelt, herstellt, testet und (in manchen Industrien) mit entsprechenden Val idi erungs zert i f i kat en verkauft, gar nicht über das Prozesswissen, um die „Unit Operation" in dem technischen Modul zu realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Integration eines technischen Moduls in eine technische Anlage und den Betrieb des technischen Moduls zu vereinfachen und effizienter zu gestalten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Technisches Modul, umfassend, - eine Mehrzahl von technischen Objekten, die jeweils zur Durchführung einer technischen Funktion ausgebildet und vorgesehen sind,

- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Funktionen der einzelnen technischen Objekte ausgebildet und vorgesehen ist,

- eine Kommunikationseinheit, die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist.

Das technische Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen computerimplementierten Ausführungsdienst mit einer konfigurierbaren Logikeinheit auf, wobei der computerimplementierte Ausführungsdienst dazu ausgebildet ist,

- mittels der Kommunikationseinheit Regeln und Verschaltungen von einem externen Kommunikationspartner zu empfangen, und

- auf Basis der empfangenen Regeln und Verschaltungen eine Konfiguration der Logikeinheit vorzunehmen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, mit der konfigurierten Logikeinheit eine Steuerung der technischen Objekte zum Betrieb des technischen Moduls in der technischen Anlage vorzunehmen.

Unter einem „technischen Modul" wird eine abgeschlossene technische Einheit verstanden, die in eine (übergeordnete) Steuerungsebene der technischen Anlage integrierbar ist. Ein solches technisches Modul kann zum Beispiel ein Zusammenschluss mehrerer Messstellen oder ein größerer Anlagenteil der technischen Anlage sein. Ein technisches Modul kann eine beliebige Kombination aus Einzelsteuerelementen, Sensoren, Aktoren oder Automatisierungskomponenten umfassen. Zudem können auch so f tware techni sehe Abbildungen von beispielsweise Einzelsteuerelementen Teil eines technischen Moduls sein. Das technische Modul umfasst eine Mehrzahl von technischen Objekten, mit deren Hilfe ein technischer Prozess durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein technisches Objekt ein Heizkessel, mit dem eine Flüssigkeit erwärmt werden kann, oder ein Förderband sein, mit dem ein Medium oder ein Gegenstand befördert werden kann.

Das technische Modul umfasst zusätzlich zu den technischen Objekten, die zur Prozessdurchführung vorgesehen und ausgebildet sind, (wenigstens) eine Steuereinheit. Diese steuert (und regelt ggf . ) die technischen Objekte auf Basis von in dem technischen Modul hinterlegten bzw. hinterlegbaren Regeln und Verschaltungen. Diese können teilweise von einem Hersteller des technischen Moduls vorgegeben und in dem technischen Modul hinterlegt sein.

Das technische Modul kann dazu ausgebildet sein, in der technischen Anlage eine komplexe Funktion auszuführen, wie z.B. das kontrollierte Pumpen von Flüssigkeit, das Erhitzen von Wasser und das Aufrechterhalten einer bestimmten Temperatur in einem Tank, das Ausführen einer Fil terf unkt ionali tät und dergleichen vorzunehmen. Zu diesem Zweck kann das technische Modul beispielsweise Ventile, Tanks, Sensoren, Zusammenschlüsse mehrerer einzelner Objekte und dergleichen als technische Objekte auf we i sen .

In der konfigurierbaren Logikeinheit der computerimplementierten Ausführungsdienstes der Steuereinheit umsetzbare Regeln und Verschaltungen dienen dabei dem Ablauf bzw. der Durchführung eines oder mehrerer Prozesse innerhalb des Funktionsmoduls mithilfe der in dem Funktionsmodul enthaltenen technischen Objekte. Es können beispielsweise Regeln vorgegeben werden, wie die Steuereinheit (oder Steuereinheiten) des Funktionsmoduls die technischen Objekte steuern soll, beispielsweise in Abhängigkeit eines gewählten Betriebsmodus.

Die in dem technischen Modul hint er legbaren (automatisierungstechnischen) Regeln und Verschaltungen dienen dabei der Verknüpfung der einzelnen technischen Objekte miteinander. Teile der Verschaltungen können beispielsweise Identifikationen und Spezifikationen der einzelnen technischen Objekte sein, die, um miteinander interagieren zu können, den einzelnen technischen Objekten jeweils bekannt sein müssen.

Ein Teil einer solchen Verschaltung kann aber beispielsweise auch die Information sein, dass der Rührer in einem Tank ab einer gewissen Füllhöhe des Fluids im Tank nur noch mit der verminderten Geschwindigkeit von n rpm drehen darf .

Das technische Modul weist eine Kommunikationseinheit auf, die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartner dient. Diese Kommunikationseinheit kann einen Server, insbesondere einen ORC UA Server, umfassen.

Eine wesentliche Neuerung gegenüber bekannten technischen Modulen ist die Implementierung der konfigurierbaren Logikeinheit und des Ausführungsdienstes in dem technischen Modul. Dabei bedeutet „in dem technischen Modul", dass sowohl die Logikeinheit als auch der Ausführungsdienst auf Rechen-/ Speichereinhei ten computerimplementiert sind, die physikalisch Teil des technischen Moduls sind.

Der Ausführungsdienst ist dazu ausgebildet, mittels der Kommunikationseinheit von einem externen Kommuni kat ions - partner, beispielsweise einem übergeordneten Orchestrierungswerkzeug der technischen Anlage, die Regeln und Verschaltungen zu empfangen. Bei den Regeln und Verschaltungen kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere verfahrenstechnische Operationen handeln, die von dem technischen Modul sequenziell ausgeführt werden sollen. Dabei kann nicht nur die Operation an sich angefordert werden. Vielmehr können auch zu der verfahrenstechnischen Operation dazugehörige Parameter von den Regeln und Verschaltungen umfasst sein. Insbesondere können die Regeln und Verschaltungen ein (verfahrenstechnisches) Rezept umfassen, das vollständig oder teilweise von dem technischen Modul durchgeführt werden soll.

Der Ausführungsdienst führt auf Basis der von dem Kommunikationspartner empfangenen Regeln und Verschaltungen eine Konfiguration der Logikeinheit durch und gibt damit die Regeln und Verschaltungen für die einzelnen technischen Objekte vor. Im einfachsten Fall werden die empfangenen Regeln und Verschaltungen dabei 1: 1 übernommen und in die Logikeinheit eingefügt. Es ist aber auch möglich, dass (geringfügige) Anpassungen der empfangenen Regeln und Verschaltungen von dem Ausführungsdienst vorgenommen werden, um den spezifischen Anforderungen der Logikeinheit Genüge zu leisten.

Die Logikeinheit kann dabei computerimplementierte Funktionsblöcke aufweisen, die entsprechend durch den Ausführungsdienst konfiguriert werden. Es ist möglich, dass in dem technischen Modul bereits bestimmte Regeln und Verschaltungen für die einzelnen technischen Objekte hinterlegt sind, und dass die Konfiguration der Logikeinheit zu einer überarbeiteten Verschaltung der technischen Objekte führt, die (nur) für die Ausführung der angewiesenen Oper at ion ( en ) gültig ist. Es kann vorgesehen sein, dass in dem technischen Modul bereits hinterlegte Regeln und Verschaltungen, welche beispielsweise von dem Hersteller des technischen Moduls erstellt worden sind, nicht aufgrund der empfangenen externen Regeln und Verschaltungen geändert werden können.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des technischen Moduls können die Nachteile des Standes der Technik überwunden und ein vorteilhafter Kompromiss aus dezentraler Choreografie und zentraler Orchestrierung realisiert werden.

Die Logikeinheit kann einen Speicher umfassen, in dem die durch die Triggerung durch den Ausführungsdienst erzeugten Regeln und Verschaltungen hinterlegbar sind. Dabei kann ein separater Speicher oder ein Speicher der Steuereinheit als ein gemeinsamer Speicher zum Einsatz kommen. Durch den Ausführungsdienst und die konfigurierbare Logikeinheit ist das technische Modul adaptiv ausgestaltet und kann sich wechselnden Verwendungsbedingungen innerhalb einer technischen Anlage (oder beim Wechsel in eine andere technische Anlage) effektiv anpassen.

Die Kommunikationseinheit kann für eine Kommunikation mit externen Kommunikationspartnern wie einem Leitsystem einen Server, insbesondere einen ORC UA Server. Zudem kann die Kommunikationseinheit ein Archiv aufweisen, in dem Informationen bezüglich einer Kommunikation mit externen Kommunikationspartner hinterlegt werden kann, beispielsweise Netzwerkadressen der Kommunikationspartner .

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind eine oder mehrere technische Funktionen durch die Steuereinheit als ein durchführbarer Service gemäß dem Standard VDI /VDE/NAMUR 2658 ansprechbar. Speziell im Kontext einer modularen Produktion oder Fertigung setzt sich der genannte Standard immer mehr durch, wodurch sich ein entsprechend ausgebildetes technisches Modul besonders einfach in einer Automatisierung einer technischen Anlage integrieren lässt.

Bevorzugt ist die Kommunikationseinheit dazu ausgebildet, von dem externen Kommunikationspartner, beispiels- weis einem orchestrierenden Leitsystem, Regeln und Verschaltungen zu erhalten und an die Steuereinheit weiterzuleiten, dahingehend, welcher Service oder welche Services durchgeführt werden sollen. Es kann beispielsweise ein Rezept, also eine Abfolge bestimmter verfahrenstechnischer oder fertigungstechnischer Schritte vorgegeben werden, welches der Abarbeitung eines oder mehreres, von dem technischen Modul angebotener Services bedarf .

Die zuvor formulierte Aufgabe wird zudem gelöst durch eine technische Anlage, insbesondere Fertigungs- oder Pro ze s s anlage , umfassend wenigstens ein technisches Modul gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, und wenigstens eine, von dem technischen Modul separat ausgebildete, übergeordnete Steuerungseinheit.

Bei der technischen Anlage kann es sich um eine Anlage aus der Prozessindustrie wie beispielsweise eine chemische, pharmazeutische, petrochemische oder eine Anlage aus der Nahrungs- und Genussmittelindustrie handeln. Hiermit umfasst sind auch jegliche technischen Anlagen aus der Produktionsindustrie, Werke, in denen z.B. Autos oder Güter aller Art produziert werden. Windräder, Solaranlagen oder Kraftwerke zur Energieerzeugung sind ebenso von dem Begriff der technischen Anlage umfasst.

Bevorzugt umfasst die technische Anlage ein Visualisierungssystem, das dazu ausgebildet ist, die zur Steuerung der technischen Objekte des technischen Moduls verwendete Regeln und Verschaltungen zu visualisieren. Mithilfe einer solchen graphischen Darstellung kann das techni- sehe Modul einfacher und effizienter in die technische Anlage zur Durchführung eines technischen Prozesses integriert bzw. orchestriert werden. Es ist durch das Visualisierungssystem möglich, einen Überblick über die aktuell in dem technischen Modul geltenden bzw. aktiven Regeln und Verschaltungen zu erhalten und diese ggf . zu ergänzen. Die für die Visualisierung notwendigen Visualisierungsinformationen können dem Visualisierungssystem in einer Formatierung gemäß dem zuvor genannten Standard VDI /VDE /NAMUR 2658 übermittelt werden.

Die übergeordnete Steuerungseinheit kann als ein Leitsystem ausgebildet sein, welches für die Visualisierung und/oder die Orchestrierung des technischen Moduls einen Operator Station Server umfasst. Unter einem „Operator Station Server" wird dabei vorliegend ein Server verstanden, der zentral Daten eines Bedien- und Beobachtungssystems sowie in der Regel Alarm- und Messwertarchive des Leitsystems der technischen Anlage erfasst und Benutzern zur Verfügung stellt. Der Operator Station Server stellt in der Regel eine Kommuni kationsverbindung zu Automatisierungssystemen der technischen Anlage her und gibt Daten der technischen Anlage an sogenannte Clients weiter, die zur Bedienung und Beobachtung eines Betriebs der einzelnen Funktionselemente der technischen Anlage dienen. Der Operator Station Server kann über Client-Funktionen verfügen, um auf die Daten (Archive, Meldungen, Tags, Variablen) anderer Operator Station Server zuzugreifen. Dadurch sind Bilder eines Betriebs der technischen Anlage auf dem Operator Station Server mit Variablen anderer Operator Station Server (Server- Server-Kommunikation) kombinierbar. Bei dem Operator Station Server kann es sich, ohne sich darauf zu beschränken, um einen SIMATIC PCS 7 Industrial Workstation Server der Firma SIEMENS handeln. Die zuvor formulierte Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines technischen Moduls in einer technischen Anlage, insbesondere Fertigungs- oder Pro ze s s anlage , das technische Modul umfassend:

- eine Mehrzahl von technischen Objekten, die jeweils zur Durchführung einer technischen Funktion ausgebildet und vorgesehen sind,

- eine Steuereinheit, die zur Steuerung der technischen Objekte auf Basis von Regeln und Verschaltungen der einzelnen Objekte ausgebildet und vorgesehen ist, und die eine konfigurierbare Logikeinheit aufweist,

- eine Kommunikationseinheit, die zu einem Datenaustausch mit externen Kommunikationspartnern ausgebildet und vorgesehen ist, das Verfahren umfassend: a) Integrieren des technischen Moduls in die technische Anlage, wobei im Zuge dessen eine Kommuni kat ions - Verbindung des technischen Moduls zu einer übergeordneten Steuerungseinheit der technischen Anlage, insbesondere einem Leitsystem der technischen Anlage, eingerichtet wird, b) Übertragen von Regeln und Verschaltungen an die Kommunikationseinheit durch die übergeordnete Steuerungseinheit als externem Kommunikationspartner des technischen Moduls und Weiterleiten an einen computerimplementierten Ausführungsdienst der Steuereinheit, c) Automatisiertes Konfigurieren der konfigurierbaren Logikeinheit auf Basis der empfangenen Regeln und Verschaltungen durch den computerimplementierten Ausführungsdienst , d) Steuern der technischen Objekte durch die konfigurierte Logikeinheit zum Betreiben des technischen Moduls in der technischen Anlage.

Bevorzugt erfolgt der Verfahrensschritt b dabei auf Basis eines Servers, insbesondere eines OPC UA Servers. Im Rahmen einer Weiterbildung des zuvor erläuterten Verfahrens empfängt die Kommunikationseinheit Informationen bezüglich einer Kommunikationseinheit des externen Kommunikationspartners, insbesondere bezüglich einer Netzwerkadresse der Kommunikationseinheit des externen Kommunikationspartners, und hinterlegt diese in einem Archiv der Kommunikationseinheit des technischen Moduls.

Die zur Steuerung der technischen Objekte des technischen Moduls verwendeten Regeln und Verschaltungen können mittels eines Vi sual i s i erungs systems , insbesondere eines Operator Station Servers bzw. Clients eines Leitsystems der technischen Anlage, visualisiert werden.

Die Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen zur Implementierung eines zuvor beschriebenen Verfahrens, und durch ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, ein zuvor beschriebene Verfahren auszuführen.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.

In der Figur ist eine modular aufgebaute technische Anlage 1 dargestellt. Die technische Anlage 1 umfasst ein technisches Modul 2 und eine übergeordnete Steuerungseinheit 3. Die übergeordnete Steuerungseinheit 3 stellt in diesem Ausführungsbeispiel eine Operator Station eines Leitsystems für die technische Anlage dar. Die Operator Station weist wenigstens einen Operator Station Server und einen Operator Station Client auf, mittels derer die technische Anlage mit dem technischen Modul 2 bedient und beobachtet werden kann. Es kann aber auch ein Einzelplatzsystem (Single Station) als übergeordnete Steuerungseinheit 3 verwendet werden.

Das technische Modul 2 ist für einen modularen Einsatz in der technischen Anlage ausgebildet. Zu diesem Zweck weist es eine Mehrzahl von technischen Objekten wie Sensoren und Aktoren auf, die zur Ausübung von technischen Funktionen 4, 5 ausgebildet sind. Eine technische Funktion kann beispielsweise ein Aufheizen, ein Rühren, ein Bewegen, ein Messen oder dergleichen darstellen.

Die übergeordnete Steuerungseinheit 3 weist eine Kommunikationseinheit 6 auf, mittels derer sie Regeln und Verschaltungen an eine Kommunikationseinheit 7 des technischen Moduls 2 übertragen kann. In umgekehrter Richtung kann die Kommunikationseinheit 7 des technischen Moduls 2 Daten an die Kommunikationseinheit 6 der übergeordneten Steuerungseinheit 3 übermitteln. Die Übertragung in Richtung der übergeordneten Steuerungseinheit 3 kann dabei von der Kommunikationseinheit 6 des technischen Moduls 2 ausgehen oder von der Kommunikationseinheit 7 der übergeordneten Steuerungseinheit 3 angefordert werden.

In dem technischen Modul 2 ist eine Steuereinheit 8 implementiert, die zur Steuerung der technischen Objekte des technischen Moduls 2 auf Basis von Regeln und Verschaltungen der einzelnen Objekte ausgebildet und vorgesehen ist. Die Steuereinheit 8 weist einen computerimplementierten Ausführungsdienst 9 auf, der Zugriff auf eine konfigurierbare Logikeinheit 10 der Steuereinheit 8 hat . Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben des technischen Moduls 2 in der technischen Anlage 1 erläutert: Zunächst wird das technische Modul 2 in die technische Anlage 1 integriert. Dabei werden hier nicht näher erläuterte logistische Schritte vorgenommen (Leitungen, Energieversorgung, Platzierung etc. ) . Im Zuge der Einrichtung wird auch eine Kommuni kationsverbindung von der Kommunikationseinheit 7 des technischen Moduls 2 zu der Kommunikationseinheit 6 der übergeordneten Steuerungsebene 3 der technischen Anlage eingerichtet.

Automatisch oder durch eine manuelle Vorgabe eines Operators der technischen Anlage werden Regeln und Verschaltungen von der Kommunikationseinheit 6 der übergeordneten Steuerungsebene 3 an die Kommunikationseinheit 7 des technischen Moduls 2 übertragen. Dabei können die Regeln und Verschaltungen ein Rezept 11 umfassen. Das Rezept 11 beinhaltet einen oder mehrere Schritte, die von dem technischen Modul 2 bearbeitet werden sollen. Dabei sind von dem Rezept 11 auch Parameter umfasst, die für die Bearbeitung der einzelnen Schritte relevant sind. Zum Beispiel kann ein Rezept 11 die folgenden Informationen umfassen:

- Fülle 100 Liter des Fluids A aus Zulauf 1 in einen Behälter X

- Erhitze das Fluid auf eine Temperatur von 100 Grad Celsius

- Mische das erhitzte Fluid A mit 10 Liter eines Fluids B aus Zulauf 2

- Lasse das Gemisch aus Fluid A und Fluid B auf eine Temperatur von 30 Grad Celsius abkühlen

- Leite das abgekühlte Gemisch in einen Behälter Y.

Die Kommunikationseinheit 7 des technischen Moduls 2 leitet die empfangenen Regeln und Verschaltungen an den computerimplementierten Ausführungsdienst 9 der Steuer- einheit 8 weiter. Diese konfiguriert die konfigurierbare Logikeinheit 10 auf Basis der empfangenen Regeln und Verschaltungen. Die Regeln und Verschaltungen können dabei zumindest teilweise dem formalen Aufbau gemäß dem Standard VID/VDE/NAMUR 2658 folgen und einzelne „Services" adressieren, die das technische Modul 2 als „Dienstleistung" anbietet. Die Aufgabe des computerimplementierten Ausführungsdienstes 9 ist es hierbei, die Anforderungen zur Durchführung bestimmter Services intern auf die einzelnen technischen Funktionen 4, 5 zu übertragen, wobei er sich hierbei der konfigurierbaren Logikeinheit 10 bedient, die er entsprechend der Regeln und Verschaltungen konfiguriert.

In der konfigurierbaren Logikeinheit 10 kann zum Beispiel hinterlegt werden, dass der Status eines Ventils einen unmittelbaren Einfluss auf eine Verriegelung einer Pumpe hat. In der Logikeinheit 10 kann auch hinterlegt werden, dass das Ventil dann verriegelt wird, wenn die Pumpe als defekt gemeldet wurde.

Schließlich wird das technische Modul 2 in der technischen Anlage 1 betrieben. Dabei können Daten (Messwerte, Schaubilder, Meldungen etc. ) über die Kommunikationseinheit 7 des technischen Moduls 2 an die übergeordnete Steuerungsebene 3 übertragen werden, welche einer Bedienung und Beobachtung des technischen Moduls 2 dienen.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.