用于高能效地控制设备的方法和装置制造方法

用于高能效地控制设备的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种用于提高能效的系统，其通过尽可能独立工作的组件实现了，设备总体连同基础设施转移到节能的状态并重新转移回到生产状态。对每个设备组件或基础设施组件中仅输入对于这些组件必需的参数。对于设备总体和基础设施的整体了解不是必需的。
【专利说明】用于高能效地控制设备的方法和装置

【技术领域】
[0001] 能源价格持续地上升，并且由于原材料源的减少，能源的生产变得越来越昂贵且 成本越来越高。因此现在，能源消耗成为决定购买产品时的重要的评价标准。这不仅适用 于终端用户产品，例如参见欧盟范围内的节能灯介绍或家用电器的能源等级标注。
[0002] 产品的生产应当已经尽可能地高能效地进行。例如在汽车制造业中，很多复杂的 自动化制造系统的设备在生产时间以外、即在周末或假期也还持续运转。对于生产设备和 基础设施组件如冷却或抽吸设备，几乎不存在自动的切断和启动过程。
[0003] 因此操作者有以下担忧，即手动地启动是不及时的或者甚至无效的。

【背景技术】
[0004] 在单个解决方案中，在无生产的时间中，例如在周末时将基础设施下降到低能耗 水平（例如降低系统中的的压缩空气）。这种干涉或者手动地进行或者通过简单的延时开 关程序来进行。因此它们仅可以用于长时间的暂停期。
[0005] 基础设施中也有一系列的智能组件（例如排烟系统），该组件按需求受控地工作 (通过调节系统）。但是其也有如下问题，即该组件不能转换状态，其中其需要更长时间以 便重新到达生产效率。该组件也没有关于其何时必须以哪种功率工作的信息。由此，节能 潜力不能完整地充分利用。
[0006] 由于以上，已经讨论了例如中央能量切换控制器的附件，其通过中央控制元件可 以使设备的各个组件安置到低能耗的待机运行中并且可以使其从该状态中再次唤醒。但是 这些附件的出发点为，所有要监控的组件的所有必需信息如组件的状态，内部相关性，能量 数据，等等，在一个位置处是已知的。
[0007] 这种情况出现在单个机器和设备中，但不一定在其中可以存在多个设备的制造车 间中，例如在汽车工业中。此外，在该处还涉及不同的结构，其管理设备，供给车间或者管理 车间的基础设施。由此，整理这些信息在技术上及组织上是花费极其大的。此外，车间的所 有变化必须及时地转送到这种切换控制器上，否则基于错误的前提会产生错误的判断。
[0008] 因此，产生了对于灵活系统的高需求，其可以一方面在不需要时将生产设备和基 础设施转移到低能耗状态，并且另一方面该系统和组件可以自动地重新由低能耗状态返回 到能量充足的状态（生产）中。本发明的其他目的是，即对目前的控制系统和引导系统的 调整花费是尽可能小的。
[0009] 此外，要解决的问题在于，启动设备时不仅要考虑前提条件（例如运转的冷却装 置），而且还必须避免能量峰值。否则可能发生，需要过强的接通电流，其可能导致击穿保险 丝并甚至引起损坏。


【发明内容】

[0010] 所述目的通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求11所述的装置来实现。 [0011] 根据本发明的用于高能效地控制设备的方法将设备划分为各个基础设施组件和 设备组件，其中至少一些组件可以采用至少一个能量充足的活动的第一状态和低能耗的、 第二准备状态，并且其中，至少一些组件在活动的状态中具有彼此间的逻辑相关性（例如 供给压缩空气）。在每个组件中存储了组件特有的时间信息，并且对于至少一个组件，通过 考虑与至少一个其他组件的逻辑相关性来测定其他的特别是非组件特有的时间信息。
[0012] 用于在设备中执行高能效的控制的、根据权利要求11所述的根据本发明的装置， 由单个软件组件构成，所述装置分别具有仅对于基础设施组件或设备组件中的一个的组件 特有的接口、至少一个对于其他用于执行高能效的控制的装置中的至少一个的接口、并且 具有用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的处理逻辑件。
[0013] 在从属权利要求中说明本发明的其他实施方式。
[0014] 因此，提出一种设备，其通过基本独立工作的且要参数化的组件来执行生产设备 中的切断和启动。基础设施组件和设备组件中的每个都具有这种系统。
[0015] 这种设备原则上用于，基于时间预设值切断并及时地重新启动设备。该系统也用 于，在启动时避免能量峰值。附加的有中央控制器，即一种任务管理器，其将预设值（例如 不运行的时间）转达到附属的组件处。此外，该中央控制器还提供了以下可能性，即获得关 于组件的或能量切换系统的状态的中央资讯并且改变组件的参数化。此外，切换程序可以 虚拟地运行，并且可以虚拟地测试切换程序。
[0016] 由于这种组件相关性，参数化可以局部地在设备的单个组件处通过相应的专业人 员来执行，对此不需要了解整体系统。组件自主地确定用于切断和重新启动的动作。
[0017] 本方法的前提条件是，组件具有一种低能耗的所谓的"待机"状态，并且其可以从 该状态自动地转移到能量充足的生产状态，并且反之亦然。此外，以下述为出发点，即对于 状态过渡的时间是相对固定的，并且组件彼此间的相关性仅对于生产状态存在，也就是说 例如在待机运行中设备组件、例如门的制造不需要基础设施组件、如排烟装置。
[0018] 以下示出本发明的其他有利方面。
[0019] 在本发明的有利地设计方案中，对于其他的非组件特有的时间信息的测定通过累 积适当的组件特有的时间信息来进行。
[0020] 在此，组件特有的时间信息包括下述值中的至少一个：
[0021] -组件所需的用于从能量充足的活动状态转换到低能耗的准备状态的持续时间，
[0022] -组件所需的用于从节能的准备状态转换到能量充足的活动状态的持续时间，
[0023] -组件至少在这些状态的一个中必须度过的持续时间，从而从能量充足的活动状 态到低能耗的状态的转换和再次返回是在能量角度上有意义的。
[0024] 非组件特有的时间信息可以由相应的组件独立地通过与已知的相连的、与其存在 逻辑关系的组件的通信来测定。
[0025] 在计算非组件特有的时间信息时，此时以优选的方式可以首先考虑其与其他基础 设施组件的相关性。
[0026] 此外，非组件特有的时间信息预设了数值-特别地等于无穷大?-，利用该值可以 识别，计算是完成的或者没有完成的。只要新的计算没有完成，组件不转移到低能耗状态。
[0027] 用于将设备从能量吸收的第一总状态转移到改变了的能量吸收的第二总状态的 任务能够以有利的方式通过下述步骤来进行：
[0028] -通过中央控制器（也称为任务管理器）选择适当的组件，
[0029] -通过适当的控制指令将所计划的状态变化通知到所选择的组件处，
[0030] -基于存储在组件中的时间信息，通过所选择的组件判断执行状态变化的可能性， 以及
[0031] -在组件的判断为正面时，在考虑已知的组件相关性的情况下执行状态变化，特别 是在时间序列中执行状态变化。
[0032] 在测定持续时间和/或执行状态变化时，该持续时间和状态变化是为了从低能耗 的准备状态转换到能量充足的活动状态组件所需的，以有利的方式还也考虑在状态转化期 间越过能量吸收的平均值的情况。

【专利附图】

【附图说明】
[0033] 下面说明本发明的实施例。在此附图示出：
[0034] 图1是具有3个设备组件和2个基础设施组件的示例性设备，
[0035] 图2是相同的具有组件特有的和非组件特有的时间信息的设备结构，
[0036] 图3是根据本发明的装置的示意图，
[0037] 图4是图1所示的设备的切断顺序的第一实例，
[0038] 图5是在根据图4切断之后，设备的接通顺序的实例，
[0039] 图6是由生产到待机并返回的过渡，
[0040] 图7是考虑了组件中的电压峰值的实例，以及
[0041] 图8是组件的示例性状态模型的概况图。

【具体实施方式】
[0042] 在图1的实例中，由设备组件Al，A2和A3和基础设施组件II和12构成的设备、 准确说制造区域应当在较长的时间内"休眠"，也就是说应安置到低能耗的待机状态中。首 先阐述设备的结构，在此，箭头表示了设备组件彼此间的逻辑相关性。
[0043] 在生产期间，设备组件A1和A2需要基础设施组件II，以便可以生产，相反的，设备 组件A3需要基础设施组件12。设备组件A2需要在设备组件A3中所制造的部件，由于大的 缓冲器（P3)，在本实例中不继续考虑这种相关性。联系到汽车制造业，基础设施组件可以例 如是冷却系统和抽吸装置，而设备组件代表了用于车身制造（例如车门）的设备。
[0044] 以下述为出发点，即每个所考虑到的组件除了能量充足的生产模式外还具有低能 耗的待机模式，在该模式中组件消耗较少的能量，但是又可以自动地重新回置到"正常的" 生产运行中。当不是如此情况时，因为此时不能自动地回转到生产运行中，对于这些组件可 以不进行到低能耗的模式中的切换。为了简化，下面用切断来表示转换到低能耗的状态并 且用启动组件来表示回转到生产状态。
[0045] 根据图3,现在能量管理系统的每个组件都具有也称为代理（Proxy)的代理服务 器V。代理服务器了解组件的逻辑相关性。因此，其了解，哪些其他组件预置了启动或者说 运行，并且识别了组件特有的参数如，当满足了相应的所有必须的前提条件时切断和启动 组件所需的时间、和在所采用的状态中组件可能的最短停留时间。后者提供了，组件必须至 少停留的持续时间，从而获得真实的能量节约。这是必要的，因为状态过渡（由生产到待机 并重新到生产）在事件中可能消耗比由此而节约的能量更多的能量。通过在相应状态中遵 守组件的最短停留时间可以避免这种情况。为此，每个组件建立一个能量平衡并且根据该 平衡测定组件特有的时间信息。
[0046] 因为设备组件和基础设施组件不具有标准化的接口和状态模型，如下地构建代理 服务器V的结构，即有一个组件特有的驱动层，代理服务器利用该驱动层获得了在组件A1 上的统一的访问层。访问层以适当的形式将用于切断和启动设备的指令转达到组件处，并 且以统一的形式报告回组件的状态。由此获得如下结构：
[0047] 代理服务器V由内部的处理逻辑件EM-SW和向外界的界面IF构成，代理服务器利 用该界面能够与所连接的（相关的）组件Αχ及中央管理器Z通信。
[0048] 重要的是，对于所有的组件Α，I来说，接口和处理逻辑件的等级都是相同的并且 通过驱动层存在可能性，即事后该系统尽可能无反作用地还放置到现有的设备上-前提是 组件允许待机运行，组件可以从待机运行中自动地唤醒。
[0049] 参照图1中所实施的实例，其表明，处于低能耗状态中的设备组件八14243，不需 要基础设施组件II，12 (如抽吸系统）。
[0050] 因此，各个组件都了解了其局部表现。现在，为了将复杂的制造系统（例如生产车 间）从生产安置到待机运行中并且重新返回，必须考虑系统组件之间的相关性。
[0051] 为此，如图2中所示，组件具有其他的数据项ΑΚΑ1，ΗΚΑ1，ΑΚΙ1，ΗΚΙ1，…），从而保 留继续累积的值，该累积值包括相对于预设时间（例如在22:00点切断）的值，在该时间点 组件真正的休眠。类似地对于启动过程也进行该过程。
[0052] 在图2中所示的实施例处，现在方法设计用于计算累积值。
[0053] 从低能耗的转移到能量充足的状态的启动过程：
[0054] 根据逻辑相关性，获得对于单个设备组件和基础设施组件的前提条件，因此例如 必须首先启动基础设施组件。不与其他组件相关联的组件（如Α1)，将其启动时间通知给所 有其自身相关联的组件。由此其自身相关联的组件（如II和12)知悉，要考虑哪些用于启 动的预运转时间和停留时间，并且配合其特有值独立地存储该时间。然后其将该信息又转 达到其相关联的组件处，等等。这些时间用ΗΚΑ/ΗΚΙ来表示（累积的启动持续时间）。如果 不存在这种信息，在有利的实施方式中使用无穷大…。
[0055] 从能量充足的转移到低能耗状态的切断过程：
[0056] 在此，设计成与启动过程类似的。不与其他组件逻辑相关联的组件，例如Α1，将其 数据通知给所有与其自身逻辑相关联的组件。由此其供给的组件（例如11，12)知悉，要考 虑哪些用于切断的预运转时间并且配合其特有值独立地存储该时间。在此要注意的是，供 给组件使用直接与该组件有关的最高值。当切断了最后的相关组件时，才可以也切断供给 组件。然后其将该信息又转达到其自身相关联的组件，等等。这些时间用ΑΚΑ/ΑΚΙ(累积的 切断时间）来表示。如果不存在这类信息，使用无穷大…，即不发生切断。
[0057] 根据图4示出了根据本方法测定的累积的数据。
[0058]

【权利要求】
1. 一种高能效地控制设备的方法，所述设备由组件（A1，A2，A3, II，12)构成，其中所述 组件中的至少一些能采用至少一个能量充足的活动的第一状态（生产）和低能耗的、准备 的第二状态（待机），其中至少独立的所述组件（A1，A2，A3, II，12)在活动的所述状态中具 有彼此的逻辑相关性（AB1，AB2, AB3)， 其中在每个所述组件（A1，A2，A3，I1，I2)中存储组件特有的时间信息（AI1，HI1，MI1， AA1，HA1，MA1，…·），并且 对于至少一个所述组件，在考虑与至少一个其他的所述组件的所述逻辑相关性的情况 下，测定其他的、特别是非组件特有的时间信息（AKI1，HKI1，AKA1，HKA1，...）。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其他的所述非组件特有的时间信息 (AKI1，HKI1，AKA1，HKA1，...）的测定通过累积适当的所述组件特有的时间信息（AI1，HI1， Mil，AA1，HA1，MA1，· · ·）来形成。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述组件特有的时间信息包 括下列值中的至少一个： -所述组件所需的、用于从能量充足的活动状态转换到低能耗的准备状态的持续时间 (AA1，AA2, AA3, All, AI2)， -所述组件所需的、用于从节能的准备状态转换到能量充足的活动状态的持续时间 (HA1, HA2, HA3, HI1, HI2), -所述组件至少在这些状态的一个中必须度过的持续时间（MA1，MA2, MA3, Mil, MI2)。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，组件涉及设备组件（Al，A2， A3)或基本设施组件（II，12)。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述非组件特有的时间信息 (AKI1，HKI1，AKA1，HKA1，…）由相应的所述组件（A1，…）独立地测定。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在计算非组件特有的所述持 续时间时，首先考虑与其他的所述组件的相关性。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述非组件特有的时间信息 预设有值，所述值特别地等于…。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述设备从能量吸收的第一 总状态转移到改变的能量吸收的第二总状态通过 -通过中央控制器（Z)选择适当的所述组件（Al，A2, A3, II，12)， -通过适当的控制指令将所计划的状态变化通知到所选择的所述组件（A1，A2, A3, II， 12)处， -基于存储在所述组件中的所述时间信息（All，HI1，Mil，AA1，HA1，MA1，AKI1，HKI1， AKA1，HKA1，...），通过所选择的所述组件（Al，A2, A3, II，12)判断执行所述状态变化的可 能性，以及 -在所述组件的所述判断为正面时，在考虑已知的所述组件相关性（AB1，AB2, AB3)的 情况下执行所述状态变化来实现。
9. 根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其特征在于，在测定所述持续时间时和/ 或在执行所述状态变化时，所述持续时间和所述状态变化是为了从低能耗的准备状态转换 到能量充足的活动状态所述组件所需的，通过增加所述组件所需的、用于从节能的准备状 态转换到能量充足的活动状态的所述持续时间也考虑在状态转化期间越过所述能量吸收 的平均值的情况，以便修正附加的持续时间。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在组件（A1，A2, A3, II，12) 故障的情况下，通过局部地或者中央控制地将控制指令从所述中央控制器的转移到所述组 件处来实现故障处理。
11. 一种用于在设备（V)中执行高能效的控制的装置，所述设备由单个组件（Al，A2， A3, II，12)组成，所述装置具有 -仅对于所述组件中的一个（A1)的组件特有的接口（驱动器）， -至少一个对于至少一个其他的、用于执行高能效的控制的所述装置（Αχ)的接口 (IF)，并且所述装置具有 -用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的处理逻辑件（EM-SW)。
【文档编号】G05B19/418GK104160346SQ201280071237
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2012年3月6日 优先权日:2012年3月6日
【发明者】迈克尔·达尔曼, 约恩·佩施克, 克里斯蒂安·加斯特 申请人:西门子公司