[发明专利]仿真系统、用于执行仿真的方法、控制系统和计算机程序产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是用于控制系统的仿真系统，所述控制系统控制在技术设备中运行的过程，其中控制系统包括至少一个作为容器构造的第一运行环境，其构造为模拟作为设备的基础的自动化过程并且具有至控制系统的相应的接口。本发明还涉及一种用于借助按照本发明的仿真系统来执行仿真的方法。还给出一种相应的控制系统和计算机程序产品。

背景技术

在大型技术设备例如发电场中越来越多地采用训练仿真器，用于培训对于发电场运行的维护人员并且用于训练在发电场的实际运行中可能出现的例外情况和关键运行状态。但是仿真器也可以应用于在技术设备的工程的范围中的测试目的，以便为工程师给出如下可能性：找到在技术设备内部的功能的连接的最佳解决方案或在设备的实现之前识别故障并且由此缩短启动过程。

仿真器通常是计算机设备，在该计算机设备中可以在接近现实的条件下训练或者阐明技术设备的运行。

在发电场领域中例如在仿真器中原理上作为软件来模拟发电场。为了在计算机上尽可能现实地模拟发电场设备的运行，需要的是，将在实际的发电场中运行的并且涉及了发电场组件的运行特性和共同作用的处理技术过程，以及包括了为操作和控制而采用的、具有其自动化和操作和观察组件的过程控制系统的自动化技术过程，都借助复杂的软件来仿真。仿真器相应地与现实的发电场相同地表现。如果发电场利用特定的控制系统，例如西门子控制系统SPPA-T3000来运行，则在仿真显示器上的所有细节与来自于现实设备的控制室的那些细节相应。

通常地，为了仿真发电场设备采用仿真计算机，其是独立于控制系统的，即，是本身单独的计算机系统。为此所需的开销大多要求所采用的仿真计算机的巨大计算容量。用于仿真计算机的硬件必须在每个采用位置处构建、安装和维护。

目前存在两种不同的仿真方案（参见图1A的描述）：其中使用原始的控制系统的操作和观察系统的仿真器，和将控制系统的操作和观察系统，即整个用户界面一起仿真的仿真器，但是这是非常麻烦的并且结果一般来说也不令人满意。该解决方案大多仅还在较旧的控制系统中应用，例如当操作和观察系统不具有仿真能力时，因为例如不存在仿真器时间支持。

通常存在如下仿真器，其具有用于硬件（其是控制系统的自动化服务器和连接到控制系统的硬件诸如I/O组件、电机、阀等）和用于作为技术设备的基础的物理过程的分离的计算机。（参见图1A的描述）

在两种情况中，软件就像仿真器的硬件一样与控制系统退耦。通常，使用涉及控制系统的自动化的原始的软件工程数据的部分，即，仿真软件的输入端获得来自于控制系统的值，但是其被写入与控制系统分离的软件中。此外该仿真器的配置是非常复杂的（部分地在过程仿真器情况下用户根本不能访问）并且利用与控制系统的配置工具完全不同种类的配置工具进行。不进行在仿真器和控制系统之间的一致性检查。此外仿真器的配置一般地不考虑用于所连接的硬件（传感器、执行器）的缆线连接或导线连接的工程数据。

发明内容

由此本发明要解决的技术问题是，提出一种仿真系统，通过所述仿真系统，仿真成为控制系统的集成的组成部分。此外本发明要解决的技术问题是，提出一种具有集成的仿真系统的控制系统。本发明要解决的另一个技术问题是，提出一种用于仿真的改进的方法。此外要提出一种相应的计算机程序产品。

上述技术问题通过独立权利要求的特征解决。有利的构造分别在从属权利要求中反映。

按照本发明的仿真系统在该变形中包括用于自动化和用于控制系统的外围设备的硬件的仿真的运行环境。两个运行环境具有相同的接口，并且通过所述接口连接到总线系统。这些运行环境也可以融合为一个运行环境。此外每个运行环境本身表示软件组件。在运行环境和软件组件内部存在嵌入的软件组件，作为功能、组件和设备的代表。

通过按照本发明的仿真系统，自动化功能本身和控制系统的外围设备的硬件的仿真被嵌入到控制系统的软件中。在具有可通用地采用的对于软件组件的运行环境的控制系统中，该运行环境现在既可以在正常的控制系统中实时地对于例如发电场的自动化被使用，也可以在其他实例中被使用，以便仿真硬件。整个自动化的和控制系统的外围设备的硬件的仿真在此有利地在一个实例中运行。为此仅需要在组件数据库中扩展对于控制系统的外围设备的硬件的仿真组件。

控制系统和硬件仿真器以这种方式按照软件地和由此也在计算机技术上融合为一个单元，这带来大量的优点：

-仿真系统的配置利用与控制系统的配置相同的工程工具或规划工具进行。