过程控制单元和用于在过程间交换过程变量的方法

摘要

根据本发明的过程控制单元—例如可编程逻辑控制器或SPS或PLC（Programmable Logic Controller）—被设置为执行多个控制过程，其中在所述过程控制单元上进行处理的至少一个第一控制过程根据本发明被设置为，使得为了处理所述第一控制过程不直接与第二控制过程交换过程变量，而是经由中间连接的分配模块进行该交换。基于分配规则来确定将所述过程变量传递给哪个控制过程或哪些控制过程。本发明的一个特别的优点是过程变量的交换具有更大的灵活性，与在各个控制过程中通过程序技术冻结“逻辑链接”相反，所述过程变量的交换现在借助于分配模块进行。有利地，不需要重新启动所述过程控制单元和由此带来的生产失效。可以减少或避免所述过程控制单元或工程系统中的附加资源。由于降低了复杂性，可以更简单地并且由此还更快地开发控制系统和工程系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种过程控制单元，所述过程控制单元特别是用于控制或调节机器或设施。本发明还涉及一种用于在过程间交换过程变量的方法。

背景技术

在过程和生产自动化技术中，现场设备应理解为面向过程地检测或处理过程相关信息的所有类型的设备。为了检测过程变量，使用测量设备或传感器（例如用于压力测量、温度测量、电导率测量、流量测量、pH测量、液位测量）。为了影响过程变量使用执行器，例如泵或阀。除了上述传感器和执行器之外，现场设备还应理解为布置在现场级别上的所有类型的设备。

由传感器检测的测量值通常经由现场总线传送到一个或多个过程控制单元，所述一个或多个过程控制单元必要时进一步处理这些测量值。在相反的方向上，数据也从过程控制单元传输到现场设备，特别是为了操控执行器以及为了配置和参数化所述现场设备。

尽管现代过程控制单元在其计算技术的核心（通常是具有分配的用于执行控制程序的易失性工作存储器以及多个I/O接口的微处理器或微控制器）中与广泛使用的小型计算机体系架构似乎没有什么不同，但是控制任务的敏感性及其对工业过程的可能影响导致一些特殊性。这些特殊性尤其是建立起物理外部世界（即要控制的系统）与所述过程控制单元的硬件和软件之间的强耦合。过程控制单元负责自动化任务的特定的要预先配置的范围，并在本地保持为此所需的数据和软件。

该自动化任务的扩展（例如，给所述过程控制单元扩展附加的输入或输出或对控制程序进行软件更新）当前需要完全切换在所述过程控制单元上运行的控制程序，所述切换带来了系统停止、所述控制程序的重新编译和系统重新启动。因此，所述控制程序的更新或切换导致要由所述过程控制单元控制的系统的临时生产失效。在过程和生产自动化技术中通常应避免这种生产失效。

因此，在现有技术中已经认识到在过程控制单元上对软件进行模块化设计的必要性，也就是将当前很大程度上单块的控制程序重新设计为多个模块化协作的控制过程的必要性。

但是对于迄今已知的过程控制单元来说，在正在进行的运行期间修改、更换或更新模块化控制过程时出现了以下问题：当前在相应的控制过程中定义了控制过程之间的过程间数据交换。因此不能动态地引入附加的或经过更改的控制过程，因为在经过更改的控制过程和现有控制过程之间经过更改的过程间数据交换不适用于所有过程变量，例如在应当为经过更改的控制过程比原始的控制过程传达更多或不同的过程变量的情况下。此外，当前不可能动态地重定向现有的正在进行的控制过程的过程间数据交换，而同时该控制过程的通信伙伴（要更改的控制过程）在经历更新。

发明内容

在这种背景下，本发明面临创建一种过程控制单元的任务，所述过程控制单元保证针对多个控制过程进行过程变量的更灵活的过程间交换。

该任务通过具有权利要求1的特征的过程控制单元解决。根据本发明的过程控制单元被设置为执行多个控制过程，其中至少一个控制过程接管实际的控制任务，即对工业过程的控制。其他控制过程支持所述控制任务或提供附加的功能性。

在此根据本发明，在所述过程控制单元上要被处理的至少一个第一控制过程被设置为，使得为了处理所述第一控制过程不直接与第二控制过程交换过程变量，而是经由中间连接的分配模块进行该交换。

所述过程变量包括过程变量标识（例如地址、过程变量名称等）以及过程变量值，特别是具有预给定（否则为任意的）数据格式的测量变量的数值，或二进制值或标志，所述二进制值或标志指示条件的出现或未出现。

根据本发明，为了交换所述过程变量而设置分配模块，通过所述分配模块接收由所述第一控制过程传递的过程变量，读取所述过程变量的过程变量标识并传递给分配规则。基于所述分配规则确定将所述过程变量传递给哪个控制过程或哪些控制过程。然后将至少一个过程变量基于从所述分配规则中确定的控制过程传递给所述控制过程。

本发明的特殊优点在于提高了过程变量交换的灵活性，与在各个控制过程中以程序技术冻结“逻辑接线”相反，所述交换现在借助于分配模块进行。为此将所述控制过程设置为，使得通常将过程变量传递给所述分配模块，从所述分配模块基于分配规则来转发所述过程变量。该措施允许通过更改所述分配规则将过程变量的接收方替换为另一个接收方。替代地，也可以通过对应地更改所述分配规则来添加过程变量的其他接收方。这种措施以前只能通过更复杂地更改和重新编译发送所述过程变量的控制过程来实现。

所述任务还通过一种用于在过程控制单元内对过程变量进行过程间交换的方法以及通过一种用于处理根据本发明的方法的计算机程序来解决。所述计算机程序在过程控制单元的至少一个处理器中作为控制过程得到处理，所述至少一个处理器利用所述处理来执行所述方法。

本发明的其他设计是从属权利要求的主题。

根据一种有利的设计规定，对于传递给一个或多个控制过程的一个或多个过程变量而言，将在所述分配模块中读取的过程变量标识在所述传递之前替换为由所述分配规则预给定的过程变量标识。例如，如果过程变量标识在接收方控制过程中已被另外的过程变量标识代替，或者如果所述过程变量应当有意重定向到过程变量接收方，则过程变量标识的这种代替是有意义的。

根据一种有利的设计规定，将所述过程变量以面向循环的方式传递给控制过程。过程控制单元通常以面向循环的方式工作，其中至少一个控制过程或所述过程控制单元的操作系统控制所述循环。控制过程更新由生产设施的传感器在所述过程控制单元的输入端处施加的输入过程映像，并将所述输入过程映像传递给至少一个另外的控制过程。然后在处理了控制指令之后，所述控制过程传递输出过程映像，然后由该控制过程或另外的控制过程或所述操作系统经由所述输出端将所述输出过程映像转发给所述生产设施的执行器。然后，所述控制循环重新开始。循环时间在此可以固定地预先规定或异步设计。此外，控制过程可以包括多个要循环执行的任务，每个任务具有不同的循环时间。然后，为每个任务提供对应的输入过程映像，该输入过程映像从所述任务的指令转换为输出过程映像。各个过程映像在此可以具有不同的大小，即具有不同的数据量。所述控制程序的快速任务在此通常只需要少量的过程数据，而较缓慢的任务大多处理大量的过程数据。

根据替代的有利设计规定，至少一个过程变量到至少一个第二控制过程的传递在可预给定的时间段内进行。根据该实施方式，当在所述分配模块上接收到所述过程变量时例如启动计时器，通过所述计时器确定将值传递给过程变量的接收方之前的时间段。替代地，在所述分配模块上向所述过程变量分配时间戳，通过该时间戳确定将值传递给所述过程变量的接收方的时刻。所述时间或所述时间段可以以时间单位、时钟发生器的循环或计数器的步长来加以定义。

根据一种替代的设计规定，所述分配模块具有至在所述过程控制单元外部运行的配置过程的接口。该有利的措施保证配置过程可以为了更改所述分配规则而访问所述分配模块，而不必总体上更改或甚至重新编译所述分配模块所基于的程序代码。

根据一种有利的设计规定，设置至少一个控制过程，用于处理用于控制在所述过程控制单元外部运行的工业过程的控制指令的迭代序列。所述至少一个控制过程利用所连接的现场设备实现了所述过程控制单元的实际控制任务。

根据一种有利的设计规定，所述分配模块是控制过程，通过所述控制过程将所述过程变量存储在易失性或非易失性存储器的可定义存储区域中。

根据一种有利的设计规定，所述分配模块包括具有分配的总线数据库的数据总线。所述数据总线可以被设置为根据所述总线数据库中分配的过程变量标识来传递至少一个过程变量值。

附图说明

下面基于附图详细解释本发明的其他实施例和优点。在此：

图1以原理图示示出了根据本发明的过程控制单元的实施方式；

图2示出了根据现有技术的用于在两个控制过程之间交换至少一个过程变量的逻辑链接的原理图示；

图3示出了根据一个实施例的用于在两个控制过程之间交换至少一个过程变量的逻辑链接的原理图示；以及

图4示出了根据一个实施例的用于在内部控制过程和外部控制过程之间交换至少一个过程变量的逻辑链接的原理图示；以及

图5示出了根据一个实施例的用于在多个控制过程之间交换至少一个过程变量的逻辑链接的原理图示。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的过程控制单元100的实施方式，该过程控制单元用于控制设施500，该设施500例如由机器人510和生产机器520组成。过程控制单元100例如为可编程逻辑控制器或SPS或PLC（Programmable Logic Controller）的形式。

过程控制单元100包括以虚线示出的存储区域102，在该存储区域中加载了多个控制过程SP1，SP2，SP3，SP4，这些控制过程由未示出的微处理器或微控制器并行处理。

一个或多个模块化协作的控制过程SP1，SP2，SP3，SP4用于实现专用功能，例如链接控制、流程控制、时间功能、计数功能和算术功能，以便通过数字或模拟的输入和输出信号来控制不同类型的机器和过程。为此，过程控制单元100通常具有接口140、142，用于操控设施、机器或用于连接现场设备。接口140、142与所连接的设施、机器或现场设备（这里是机器人510和生产机器520）的通信方式相适配。

在图1的示例中，用于控制机器人510的第一接口140被构造为现场总线接口140，用于控制生产机器520的第二接口142被构造为数字输入-输出接口142。首先提到的现场总线接口140特别是支持诸如Profibus、基金会现场总线、HART、无线HART等工业通信标准。最终，基于协作的控制过程SP1，SP2，SP3，SP4来操控接口140、142，使得所述设施、所述机器或所述过程以规定的方式工作。

过程控制单元100还具有至少一个接口130，用于与未示出的任意通信伙伴进行面向分组的通信，所述通信伙伴例如是现场设备、上级服务器（例如用于工业过程的上级控制的控制台）或用于将更新的程序数据从工程系统传输到过程控制单元100的工程系统。

除了现场总线之外，有线或无线的以太网网络连接也越来越多地用于工业通信，所述工业通信由于其多种多样的优点将来应允许一直应用到现场设备通信级别。这种面向分组通信的现场设备经由用于面向分组的通信的接口130连接至过程控制单元100。所述面向分组的通信在工业环境中通常被构造为基于IP（互联网协议），也就是根据协议族IEEE802的以太网标准或符合该以太网标准地构造。在亚毫秒范围内与现场设备进行确定性数据交换的工业要求（通常也称为实时能力）目前仍然需要过程控制单元100作为现场设备的直接上级级别，并且在将来也不会使得所述过程控制单元成为不必要的。

从今天的角度来看，未来基于以太网的现场设备通信应允许包括使用与制造商和平台无关的工业标准OPC UA（Open Platforms Communication Unified Architecture，开放平台通信统一体系结构）以及用实时能力来扩展IEEE-802.1以太网标准，所述实时能力作为TSN（Time Sensitive Networks，时间敏感网络）当前是标准化活动的主题。除了在亚毫秒范围内的确定性数据传输外，用TSN还解决了有关易于配置性和跨制造商的互操作性的要求。

在存储区域102中，除了控制过程SP1，SP2，SP3，SP4之外，其他输入输出过程IO1、IO2也投入运行，所述其他输入输出过程操控用于面向分组的通信的接口130。这些输入输出过程IO1、IO2自身可以被设计为类似于控制过程SP1，SP2，SP3，SP4的控制过程。替代地，输入输出过程IO1、IO2还可以采取与控制过程SP1，SP2，SP3，SP4相比不同的位置，例如因为这些输入输出过程是过程控制单元100的操作系统（未示出）的组成部分。输入输出过程IO1、IO2包含例如web服务器应用或OPC-UA应用。

在过程控制单元100中的多个控制过程SP1，SP2，SP3，SP4中，例如两个控制过程SP2，SP4被设置为控制设施500上的工业过程，而其他控制过程SP1，SP3支持该控制或提供附加的功能性。

由于控制过程SP1，SP2，SP3，SP4的模块化性质，需要在控制过程SP1，SP2，SP3，SP4之间进行过程间数据交换。这种数据交换在下面一般性地作为过程变量的交换进行讨论。这些过程变量包括所有过程间交换的数据，例如二进制值（例如，标志，这些标志指示条件的出现或未出现）、要读取或写入存储单元的地址或所述地址的值，此外还有数值、字符串等。特别地，这些过程变量的内容不限于支持过程控制单元100的实际工业控制任务的内容。

在现有技术中目前在相应的控制过程本身中定义模块化控制过程之间的过程间数据交换，例如使用寄存器或高速缓存中的共享存储单元，两个控制过程都对所述共享存储单元进行读或写访问。为此当前规定，在相应的控制过程本身的程序代码中创建链接。这种当前实践的程序技术链接例如通过共享存储单元的地址或指向共享存储单元的地址的指针（pointer）来进行。

图2中详细示出了根据现有技术的两个控制过程SP1，SP2之间的过程变量的交换。第一控制过程SP1在此部分地具有三个过程变量v1.1，v1.2，v1.3。第二控制过程SP2同样部分地具有三个过程变量v2.1，v2.2，v2.3。

第一控制过程SP1的过程变量v1.1与第二控制过程SP2的过程变量v2.3逻辑连接。该逻辑连接（在图中通过连接所述过程变量的线示出）应理解为在第一控制过程SP1的程序代码中实现了对第二控制过程SP2的过程变量v2.3的读或写访问。相反，在第二控制过程SP2的程序代码中实现了对第一控制过程SP1的过程变量v1.1的读或写访问。在此可以在程序本身中—或者替代地通过操作系统触发地或重新评估地—通过引用共享存储单元的地址或指向共享存储单元的地址的指针来引用各个其他过程外部变量。在每种情况下，对过程外部变量的引用均在相应控制程序本身的程序代码中实现。

在相应的控制过程本身中定义的模块化控制过程之间的过程间数据交换存在多个缺点：

-无法动态引入附加的或（例如在更新过程中）经过更改的控制过程，因为例如如果对于经过更改的控制过程而言应当传达比原始控制过程更多或不同的过程变量，则经过更改的控制过程与现有控制过程之间的过程间数据交换不适用于所有过程变量。

-此外，当前不可能动态重定向现有的、正在运行的控制过程的过程间数据交换，而同时该控制过程的通信伙伴（将要更改的控制过程）在经历更新。

如果在运行期间需要更改配置，在该配置的情况下过程变量v1.1不应当再与第二控制过程SP2的过程变量v2.2逻辑链接，而是例如与过程变量v2.3逻辑链接，则利用目前的编程技术链接不可避免地存在以下过程：

-停止过程控制单元100的运行；

-在所描述的过程变量v1.1与过程外部过程变量v2.3的逻辑链接方面修改第一控制过程SP1的源代码；

-编译经过修改的第一控制过程SP1的源代码，并将经过编译的程序代码加载到过程控制单元100中；以及

-重新启动过程控制单元100。

因此，目前的过程控制单元由于其单块性结构及其硬件和软件的强耦合而缺乏灵活性。目前只能通过添加其他过程控制单元来实现在过程控制单元的功能性方面的可伸缩性。物理或数据技术世界中的变化通常需要重新配置、重新编译，并且通常还需要重新启动参与的过程控制单元。在此，除了正在运行的组件之外，重新编译的组件也必须存储在所述过程控制单元上，这意味着增加了存储器需求。

本发明通过放弃在相应控制过程本身中定义的模块化控制过程之间的过程间数据交换来解决这些当前存在的问题。根据本发明规定，不直接在控制过程之间进行过程变量的数据交换，而是经由中间连接的分配模块来进行过程变量的数据交换。

过程变量包括过程变量标识（例如地址、过程变量名称等）以及过程变量值，特别是具有预给定的（否则为任意的）数据格式的测量变量的数值或二进制值或标志，所述二进制值或标志指示条件的出现或未出现。

重新参照图1，根据本发明设置分配模块ASU以用于交换过程变量，通过该分配模块接收从第一控制过程SP1传递的过程变量，然后确定所述过程变量的分配，即将所述过程变量传递给哪个控制过程或哪些控制过程。

在第一简单的实施方式中，该分配模块ASU被设计为多个控制过程之间的公共数据总线。根据本发明，所述分配现在动态地，即在所述过程控制单元的运行时进行。这种动态分配基于分配规则进行，在该实施方式中，所述分配规则例如存储在分配给所述数据总线的链接表中。所述链接表例如实现为可以由软件管理的数据结构或数据库。

根据本发明的该设计，可以在过程控制单元的正在进行的运行期间通过分配模块ASU来引发所述分配的更改，而无需为此停止过程控制单元100的运行、更改控制过程的源代码、重新编译和加载所述控制过程或重新启动过程控制单元100，分配模块ASU在这里被设计为数据总线，该数据总线具有分配给所述数据总线的链接表。

可以有利地简单创建和管理分配模块ASU的分配表（未示出），因为通过所述分配表仅将参与的控制过程的相应过程变量彼此链接。在所述控制过程中应用的过程变量标识（例如变量名称、数据类型和各个软件组件的其他信息）可以例如由运行在所述过程控制单元外部的配置过程（例如工程系统）收集，并用于所述链接。由此工程设计可以检查连接的一致性。分配既可以以文本方式（即以结构化表达的分配规则的形式）进行，也可以以图形方式（即以机器可读的接线图的形式）进行。

当过程控制单元100启动时，所链接的过程变量的配置可以存储在所述分配表中，即例如图3中示出的过程变量的分配，该过程变量在第一控制过程SP1中包括过程变量标识v1.1，而在第二控制过程SP2中包括过程变量标识v2.2。可以在运行期间、即动态地随时适配所述分配表的数据结构，在所述数据结构中在所述过程控制单元启动时描述了过程变量标识v1.1和v2.2的分配。这在图3中通过虚线示出，所述虚线将分配模块ASU的数据总线替代地或附加地与其他过程变量标识vl.2，vl.3，v2.1，v2.3连接。

在正在进行的运行中，第一控制过程SP1被设置为使得经由分配模块ASU与第二控制过程SP2按照以下方式交换所述过程变量（在第一控制过程SP1中将过程变量标识v1.1分配给了所述过程变量），即从分配模块ASU接收从第一控制过程SP1传递的过程变量。然后在分配模块ASU中读取所述过程变量的过程变量标识v1.1。然后将所述过程变量传递给分配模块ASU中的分配规则。根据该分配规则，将在所述分配模块中读取的过程变量标识v1.1替换为由所述分配规则预给定的过程变量标识v2.3。分配模块ASU将现在具有过程变量标识v2.3的所述过程变量传递给第二控制过程SP2。所述过程变量值优选保持不变。

在第二实施方式中，该分配模块ASU被设计为控制过程。就图1而言，这导致分配模块ASU现在示意性地位于存储区域102的虚线区域内，在该存储区域102中加载了多个控制过程SP1，SP2，SP3，SP4。

在分配模块ASU中，所述过程变量存储在可定义的存储区域中，也就是例如存储在面向处理器的寄存存储器的由分配模块ASU管理的寄存器中。

根据该第二实施方式的分配基本上如上基于第一实施例描述地进行。在正在进行的运行期间，将第一控制过程SP1设置为：经由分配模块ASU与第二控制过程SP2交换所述过程变量（在第一控制过程SP1中将过程变量标识v1.1分配给了所述过程变量），使得首先从分配模块ASU接收从第一控制过程SP1传递的过程变量。然后在分配模块ASU中读取所述过程变量的过程变量标识v1.1。然后将所述过程变量传递给分配模块ASU中的分配规则。所述分配规则例如被实施为分配表或数据库，通过分配模块ASU的控制过程访问所述分配表或数据库。根据该分配规则，将在分配模块ASU中读取的过程变量标识v1.1替换为由所述分配规则预给定的过程变量标识v2.3。分配模块ASU将现在具有过程变量标识v2.3的所述过程变量传递给第二控制过程SP2。过程变量值优选保持不变。

如果过程变量标识v1.1，v2.3不同，则上述分配规则是可选步骤，在该分配规则的情况下将在所述分配模块中读取的过程变量标识v1.1替换为由所述分配规则预给定的过程变量标识v2.3。在过程变量标识相同的情况下，即例如在系统范围内有效且可读的过程变量标识“Temperature_Sensor_34”的情况下，可以去掉该措施。

下面详细解释分配规则的动态更改。如果需要更改配置，使得具有过程变量标识v1.1的过程变量不应再与第二控制过程SP2的具有过程变量标识v2.2的过程变量逻辑链接，而是例如与具有过程变量标识v2.3的过程变量逻辑链接，则现有技术中已知的程序技术链接不可避免地带来了所参与的控制过程SP1，SP2的更改，所述更改包括系统的重新启动。

迄今已知的过程控制单元只能通过在工程设计和硬件运行系统方面的高耗费来实现在运行的系统中更改控制过程SP1，SP2，SP3，SP4的可能性。为了实现更改，例如必须在过程控制单元100的存储区域102中为这些可能的更改保留可以临时存储所述更改的存储空间。必须针对所述更改来编译程序，并且在正在进行的运行中只能进行特定的更改。

通过在分配单元ASU的参与下使用根据本发明的装置，对参与的控制过程SP1，SP2的这种更改有利地是不必要的。取而代之的是，利用配置过程（例如在简单的工程系统中）在过程控制单元100的运行期间也可能进行的访问来更改分配单元ASU中的分配规则。

根据一种设计规定，分配模块ASU具有至在所述过程控制单元外部运行的配置过程的接口。参照图1，例如通过分配模块ASU经由输入输出过程IO1、IO2之一访问用于面向分组的通信的接口130来形成程序技术的接口。替代地，分配模块ASU具有单独的（未示出的）外部接口。经由所述接口例如执行允许访问所述分配规则的Web服务器应用。分配模块ASU的两个实施方式形成至在过程控制单元100外部运行的配置过程（未示出）的接口。

该有利的措施保证了配置过程为了更改所述分配规则可以访问分配模块ASU，而不必总体上更改或甚至重新编译分配模块100所基于的程序代码。

下面描述另一有利的设计，该设计同样使用分配模块ASU至在过程控制单元外部运行的过程的上述接口。出于测试目的通常有意义的是，有针对性地控制或测试控制程序的行为或各个物理器件在过程控制单元100内的相互作用中的行为。

在示例性情况下，现在应当参照图4假设，应当检查具有在第一控制过程SP1内有效的过程变量标识v1.1的过程变量的行为。为此，经由上述接口使得在外部检查设备（未示出）上运行的外部过程SPE运行，该过程经由所述接口访问分配模块ASU并由此访问分配模块ASU的分配规则。

外部过程SPE首先通过在分配单元ASU的分配规则中录入来促使分配给具有过程变量标识v_ext的过程变量。然后，具有在第一控制过程SP1中有效的过程变量标识v1.1的过程变量的现有分配不再（或也不再仅）与第二控制过程SP2的过程变量标识v2.2逻辑链接，而是与具有过程变量标识v_ext的过程变量逻辑链接。因此动态地，即在过程控制单元100的运行时，创建过程变量标识v1.1与过程变量标识v_ext的链接。过程变量标识v1.1与过程变量标识v2.2以前有效的链接要么附加地保留（如图中通过实线象征性示出），要么通过删除所述分配表中过程变量标识v1.1与过程变量标识v2.2之间的链接条目而分开。

首先提到的设置附加链接特别适用于诊断或监视目的，其中具有在第一控制过程SP1中有效的过程变量标识v1.1的过程变量和具有在第二控制过程SP2中有效的过程变量标识v2.2的过程变量的交换为了监视或诊断的目的应当保持不受影响。第二个提到的设置替代链接特别适用于仿真目的，其中为了仿真或测试目的应当将具有在第一控制过程SP1中有效的过程变量标识v1.1的过程变量的交换替换为与在外部过程SPE中有效的过程变量标识v_ext的交换。外部过程SPE在此提供仿真的过程变量，更准确地说是具有为仿真目的而产生的过程变量值的过程变量。借助于仿真值的运行可以与上述测试运行类似地进行，即可以实现以下运行，在该运行中在不中断整个系统的情况下临时共享具有仿真值的真实测量变量。

下面描述了另一有利的设计，该设计使得过程控制单元100能够进行防失效和/或高度可用的运行。在示例性情况下，现在应当参照图5假设：第一温度传感器T1提供以下过程变量：在操控第一温度传感器T1的控制过程SP2内向所述过程变量分配了过程变量标识v2.2。第二温度传感器T2提供以下过程变量：在操控第二温度传感器T2的控制过程SP3内向所述过程变量分配了过程变量标识v3.1。

两个温度传感器T1，T2在此相邻布置，但是在物理上彼此独立地布置在同一测量地点，从而两个温度传感器T1，T2理想情况下测量相同的温度值。从第一控制过程SP1开始，以重复的间隔需要该温度值。

为了读取温度值，第一控制过程SP1被设置为，使得经由分配模块ASU读取包含所述温度值作为过程变量值的过程变量，在控制过程SP1中向所述过程变量分配了过程变量标识v1.1。在分配模块ASU中读取所述过程变量的过程变量标识v2.2，利用所述过程变量标识v2.2，控制第一温度传感器T1的控制过程SP2将包含所述温度值作为过程变量值的过程变量传递到分配模块ASU。所述过程变量被传递到分配模块ASU中的分配规则。根据该分配规则，将在所述分配模块中读取的过程变量标识v2.2替换为由所述分配规则预给定的过程变量标识v1.1。分配模块ASU将现在具有更改的过程变量标识v1.1的所述过程变量传递到第一控制过程SP1。所述过程变量值优选保持不变。因此，所述分配规则被设置用于将过程变量标识v2.2与过程变量标识v1.1链接。

如果现在第一温度传感器T1失效，则过程控制单元100的第一控制过程SP1或另外的控制过程可以促使动态切换到温度传感器T2，该温度传感器T2在所测量的温度值方面是同值的。该切换通过更改所述分配规则中的条目来进行，在所述分配规则中现在建立了过程变量标识v3.1与过程变量标识v1.1的链接。在此过程中，第一控制过程SP1现在从第二温度传感器T2获得温度测量值。

在上述设计的扩展中，分配模块ASU（其自身被设计为控制过程）被构造为，使得由分配模块ASU自身监视所述过程变量的过程变量值（在此为温度测量值）。如果超过了有关受监视的过程变量值的定义的公差范围，则分配模块ASU可以触发错误或报警条件，所述错误或报警条件必要时导致其他动作，通过所述其他动作例如将过程控制单元100置于安全状态下。

在上述设计的扩展中，对于一些应用情况而言，多于两个的过程变量标识之间的链接也是有利的。例如，这种应用情况涉及与安全相关的系统的实现，在所述系统中多个控制过程使用通过过程变量提供的另外的控制过程的值来同时且冗余地工作。

因此，结合动态变量切换的上述设计，还可以实现防失效且高度可用的过程控制单元，其中不仅可以在运行进行时在独立于其余系统的过程变量（例如传感器值）之间进行切换，而且可以在依赖于所述系统的另外的过程变量的组件（特别是控制过程）之间进行切换。

在一种简单的设计中，分配模块ASU不一定需要以面向循环的方式工作。换句话说，这种简单设计的分配模块ASU相对于待传输过程变量的时间要求表现得不可知。在分配模块ASU的该简单设计中，一旦过程变量的过程变量标识和/或其过程变量值经历了更改，就可以在没有任何特殊时间边界条件的情况下提供经过更改的过程变量。

在分配模块ASU的替代设计中，所述分配模块积极地参与过程控制单元100的同步事件，其中面向循环地将至少一个过程变量传递给至少一个控制。此外，在本发明的另一设计中，分配模块ASU可以被灵活地设计，以便服务于对确定性数据交换（通常也称为实时关键性）具有不同要求的场景。由此，与过程控制单元100的组件或控制过程之间的同步一起，可以覆盖任何实时场景。这包括如在常规SPS（可编程逻辑控制器）中已知的限时的、囿于循环的处理方式，替代地或附加地还包括由事件驱动的自由处理或时间上完全无约束的变量处理。

经由分配模块ASU彼此链接的过程变量的独立性在此不仅允许在不同过程变量情况下的混合运行，而且通过自由的多重链接还允许循环或自由地在基于事件的处理和时间上不受限制的处理之间进行混合运行。例如，这可能意味着，例如缓慢、时间上非关键的监视组件也可以使用与用于严格的循环处理的过程变量相同的过程变量。

总之，根据本发明的过程控制单元被设置为执行多个控制过程，其中在所述过程控制单元上进行处理的至少一个第一控制过程根据本发明被设置为，使得为了处理所述第一控制过程不直接与第二控制过程交换过程变量，而是经由中间连接的分配模块进行该交换。基于分配规则来确定将所述过程变量传递给哪个控制过程或哪些控制过程。本发明的一个特别的优点是过程变量的交换具有更大的灵活性，与在各个控制过程中通过程序技术冻结“逻辑链接”相反，所述过程变量的交换现在借助于分配模块进行。有利地，不需要重新启动所述过程控制单元和由此带来的生产失效。可以减少或避免所述过程控制单元或工程系统中的附加资源。由于降低了复杂性，可以更简单地并且由此也更快地开发控制系统和工程系统。