对技术设备进行仿真的方法.pdf

本发明涉及一种用于对技术设备进行仿真的方法，该技术设备由至少两个通过真实接口相互连接的部件组成。在这些部件之间通过真实接口进行交换对象的交换。按照数据日志的形式记录交换对象的交换；同样将针对通过真实接口连接的部件的控制指令记录为控制日志。借助数据日志和控制日志产生真实接口的虚拟映像，其中部件的交换特性仅隐含地进入该虚拟映射中。然后仅借助该虚拟接口对部件的交换特性进行仿真。

1.  一种用于对技术设备(1)进行仿真的方法，该技术设备由至少两个通过真实接口(3)相互连接的部件组成，并且在这些部件之间通过该真实接口(3)对交换对象进行交换，其中，按照数据日志的形式记录在部件(2a，2b)之间在真实接口(3)上进行的交换对象的交换，在该方法中同样将针对通过该真实接口(3)连接的部件的控制指令记录为控制日志，其特征在于，基于该数据日志和控制日志产生作为真实接口(3)的映像的虚拟接口，然后仅在控制指令和交换对象的交换之间的关系方面才通过连接的真实接口(3)表示技术设备(1)的部件(2a，2b)，并借助该虚拟接口(4)进行仿真。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将属于真实接口(3)的所述数据日志和控制日志综合为接口日志。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在更改所述技术设备的至少一个部件(2a)的配置和/或运行状态时，将与该更改的部件(2a)连接的真实接口(3)映射为虚拟接口(4)，并通过该虚拟接口(4)对由该部件(2a)的配置和/或运行状态的改变而带来的更改的交换对象的交换进行仿真，并对其一致性进行检查。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，基于真实和/或虚拟交换对象的交换产生所述真实接口(3)的数据日志和/或控制日志。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将所述数据日志和/或控制日志作为文件来产生并存储在数据库(5a，5b，6)中。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，按照时间间隔在所述真实接口(3)中重新产生所述数据日志和/或控制日志。

7.  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将各真实接口(3)的数据日志和/或控制日志相互比较并对出现的差异进行记录和进行进一步处理。

8.  根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，借助所挑选的控制指令来操作所述技术设备(1)的部件(2a，2b)，并将由此启动的交换对象的交换通过所述真实接口(3)记录为数据日志和/或控制日志。

9.  根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述技术设备(1)是借助电站调度台控制的供电网络。

10.  一种用于对技术设备进行仿真的计算机程序产品，该机算机程序产品存储在计算机可读介质上并包括用于执行以下步骤的指令：
按照数据日志的形式记录技术设备(1)的部件之间通过真实接口(3)进行的交换对象的交换，其中，同样将通过该真实接口(3)连接的部件(2a，2b)的控制指令记录为控制日志；
基于该数据日志和控制日志产生虚拟接口(4)作为真实接口(3)的映像；
通过虚拟接口(4)仅对技术设备的部件(2a，2b)的交换对象的交换进行仿真。

11.  根据权利要求10所述的计算机程序产品，其用于执行根据权利要求2至9中任一项所述的方法步骤。

对技术设备进行仿真的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对技术设备进行仿真的方法，该技术设备由至少两个部件组成，这些部件通过真实接口相互连接并且在它们之间通过该真实接口进行交换对象的交换，其中将交换对象在所述部件之间在真实接口上的交换按照数据日志的形式进行记录，在该方法中同样将对通过真实接口连接的部件的控制指令作为控制日志进行记录。本发明还涉及一种包含本发明方法的计算机程序产品。
背景技术
本发明意义下的技术设备包括一方面由至少两个相互连接的部件组成、另一方面通过部件之间的连接导线进行交换对象的交换的任何设备。在此该技术设备可以是电设备、工艺设备或过程技术设备。优选该技术设备是通过电站调度台控制的电压网。作为本发明意义下的交换对象尤其是电能、信息或诸如物质或液体的材料。在至少两个部件之间的一个与这些部件连接的真实接口上测量交换对象在连接导线中的交换。
在通过添加新部件或通过更改已存在的部件来更改该技术设备时，下面所称的更改的部件在现有技术中目前只能根据两种不同的测试方法来检查。或者是对更改的部件的测试在技术设备之外经过专门配置的测试环境中进行，或者在相同构造的第二技术设备中检查更改的部件。这些测试的目标是测试技术设备内经过更改的部件的一致性和似然性，而不会干扰或中断该技术设备正在进行的运行。但其缺点是在测试环境中检查经过更改的部件时该技术设备在测试环境中的真实映像大多是不完整的或者只涉及所选择的技术设备的运行特性。由此产生不能针对该技术设备的所有可能运行状态有效测试所添加部件的缺陷。在现有技术中的替换解决方案是向技术设备添加经过更改的部件，而该方案需要两个相同的设备，因为至少一个技术设备在运行而第二技术设备只能用于测试新部件，这需要更多的成本。
DE29605847U1公开了一种用于可编程控制器(SPS)的教学仪器。该教学仪器由通过输入/输出接口与计算机连接的可编程控制器组成。该机算机包含用于显示虚拟机器或设备的项目库。通过该可编程控制器产生控制信号并通过输入/输出接口传送给计算机并在该机算机上可视化。由此可以模拟技术设备在测试环境中的行为，其中通过可编程控制器产生的控制信号只能有条件地反映技术设备的运行状况。
DE10018704A1公开了一种用于对技术设备建立模型和/或仿真的方法和工具。该发明的核心思想是在虚拟现实(VR)中反映设备的可能过程状态和产品状态。在虚拟现实的仿真环境中通过至少一个接口在仿真和应用之间交换数据。根据该发明，该接口分为用于传输技术设备的虚拟对象的第一子接口以及用于传输技术设备的过程数据的第二子接口。由此对技术设备的建模和/或仿真可以与虚拟显示中的直接显示同时进行。该方法的缺点是需要对整个技术设备包括所有部件和连接线的整体映像进行虚拟映射，以及需要进行大存储量和耗时的仿真。
发明内容
从现有技术出发，本发明要解决的技术问题是提供一种用于检查技术设备部件的改变的简单途径。
按照本发明，该技术问题是通过权利要求1的方法解决的。
按照本发明方法的特征在于，基于数据和控制日志产生虚拟接口作为真实接口的映像。尤其是在控制日志中所记录的控制指令的时间序列以及作为部件的数据日志所记录的交换对象的交换的反应使得可以根据控制指令获取记录在真实接口中的部件的交换特性。因此基于该数据和控制日志可以将虚拟接口仿真为真实接口的映像。然后在本发明的方法中，仅在控制指令和交换对象的交换之间的关系方面才通过连接的真实接口表示技术设备的部件。由此按照本发明的方法，不是对所有的部件及其连接接口都映射为真实技术设备的仿真映像，而是在考虑数据日志和控制日志的情况下只映射连接的接口。因此仅在真实接口的映像方面才借助虚拟接口隐含地仿真技术设备的部件。这明显降低了仿真成本，因为不必对整个技术设备进行虚拟映射。此外通过记录通过真实接口进行的交换对象的真实交换而逼真和全面地映射了部件之间的行为。与有限的测试环境相比本方法具有以下优点：基于技术设备的真实过程状态和/或运行状态而不是只根据测试环境中的测试数据来产生技术设备的运行状况。优选的，将所记录的涉及真实接口的数据日志存放在对应的接口日志中。在该接口目志中还存放了通过相应的真实接口相互连接的部件的控制指令。由此在一个唯一的记录中首先按照时间采集通过真实接口相互连接的部件的输入-输出特性并进行存档。
优选的，在更改技术设备的至少一个部件的配置和/或运行状态时将与该经过更改的部件连接的真实接口映射为虚拟接口。因此该虚拟接口对经过更改的部件的配置和/或运行状态的改变进行仿真。然后将由此带来的、交换对象通过对应虚拟接口进行的经过更改的交换用于检查经过更改的部件的一致性。本发明含义下的一致性包括检查经过更改的技术设备的设备配置和/或可能运行状态的似然性和一致性。因此该一致性检查一方面保证技术上不会因为部件的更改而出现不可能或不期望的设备配置。此外在一致性检查的范围内还确定一致的技术设备的不期望的或安全临界的过程状态。
在本发明方法的优选实施方式中基于真实和/或虚拟交换对象的交换产生真实接口的数据日志和/或控制日志。此外优选将该数据日志和/或控制日志作为文件来产生并存储在数据库中。
优选的，按照时间间隔在真实接口中重复产生数据日志和/或控制日志。此外将各真实接口的数据目志和/或控制日志相互比较并对出现的差异进行记录和进行进一步处理。通过监控保证对真实接口以及两个部件之间与真实接口连接的连接导线的改变进行监控，并且在确定存在差异时进行记录。该记录在此可以显示的形式为操作人员产生或者作为技术设备内的开关信号产生。
此外按照本发明，借助所挑选的控制指令来操作技术设备的部件，并将由此初始化的交换对象的结构通过真实接口记录为数据日志和/或控制日志。借助所选择的控制指令可以通过真实接口启动交换对象的特定交换，并将相应的结果记录在数据日志中。通过对部件的特定控制以及对交换对象的交换的记录可以保证对技术设备部件的自动监控。尤其是在自动化技术设备中，借助本发明的方法提供对该技术设备的持久监控。
本发明方法的一种优选实施方式在于技术设备是借助电站调度台控制的供电网络。
此外，根据本发明还存在一种计算机程序产品，其中用于对技术设备进行仿真的机算机产品存储在计算机可读介质上并包括用于执行以下步骤的指令：按照数据日志的形式记录技术设备的部件之间通过真实接口进行的交换对象的交换，其中同样将通过该真实接口连接的部件的控制指令记录为控制日志；基于该数据日志和控制日志产生虚拟接口作为真实接口的映像；通过虚拟接口仅对技术设备部件的交换对象的交换进行仿真。
附图说明
其它优选措施描述在其它从属权利要求中；下面借助实施例和附图详细描述本发明。
图1是本发明方法的流程图；
图2是用于执行本发明方法的设置的示意图。
具体实施方式
在该挑选的例子中，图1所示的本发明方法的流程图是基于为至少一个部件选择的控制指令的测试调用而启动的。记录在真实接口上的数据日志和按照控制日志形式的、针对与该真实接口连接的部件的控制指令在仿真环境中用于产生作为该真实接口映像的虚拟接口。接着借助所产生的虚拟接口将整个技术设备转换为模型。在此可以借助一个虚拟接口仿真每两个相互连接的部件，或者可以通过一个虚拟接口表示多个相互连接的部件。然后将这样产生的技术设备的映像用于仿真该技术设备内经过改变的配置以及运行流程和/或过程流程。在对技术设备的运行状况进行仿真期间，持续检查该仿真的一致性并在存在不一致时检测与此关联的错误并进行记录。
图2中示意示出的用于执行本发明方法的设置由技术设备1的两个部件2a、2b组成，这些部件借助真实接口3连接。通过控制指令来操作部件2a、2b，并启动和配置与此关联的交换对象在部件2a、2b之间的交换。以数据日志的形式记录在真实接口3上的交换对象的交换存储在数据库中。同样基于针对部件2a、2b的控制指令的控制日志也存储在数据库5a、5b中并对其进行管理。在仿真环境7中基于存储在数据库5a、5b中的6个记录产生虚拟接口4，并由此对真实接口3的控制特性进行仿真。
部件2a、2b的控制指令通过外部输入流产生并调整技术设备1的运行。同样所选择的控制指令还可用于产生交换对象通过真实接口3的特定交换。这通过存储在数据库5a、5b中的部件2a、2b的6个交换特性的记录来保证。