CH660806A5 - Verfahren zur fehlerdiagnose in einer speicherprogrammierbaren steuerung. - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Erkennen von Fehlern im Steuerungsablauf einer speicherprogrammierbaren Steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Aus der Elektronik 25/26/1981, Seite 89ff ist ein Verfahren zur Fehlerdiagnose für Industriesteuerungen bekannt geworden. Bei dieser bekannten Fehlerdiagnose werden mittels eines Fehlerdiagnoseprogramms die aktuellen Prozessein- und Ausgangssignale auf Fehler überprüft. Hierzu wird ein Diagnoserechner verwendet, der mit der Steuerung über Datenleitungen in Verbindung steht. In diesem Diagnoserechner muss eine Fehlerprüftabelle vom

Anwender eingegeben werden, der die erlaubten und fehlerhaften Signalkombinationsmöglichkeiten enthält. Die Diagnose nach dem dort beschriebenen Verfahren ist jedoch recht aufwendig. Neben der Erstellung des Programms für 5 die speicherprogrammierbare Steuerung muss eine weitere Tabelle erstellt werden, die die fehlerhaften Signalkombinationsmöglichkeiten enthält. Hierbei ist es nahezu unmöglich, alle möglichen Fehlerkombinationen zu erfassen. Schon geringe Programmänderungen erfordern, dass die Fehler-10 prüftabelle korrigiert wird. Zudem lassen sich nur solche Fehler erkennen, die in der Fehlerprüftabelle aufgeführt sind. Das im Stand der Technik geschilderte Verfahren zur Fehlerdiagnose ist daher recht aufwendig und kann alle Fehlermöglichkeiten nicht abdecken.

15

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemässe Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass nur die Schrittstruktur des Steuerungs-20 programms in die Diagnoseeinrichtung eingelesen wird und die Diagnoseeinrichtung damit in der Lage ist, selbständig jeden Schritt abzufragen und die Weiterschaltbedingungen zu prüfen. Da die Schrittstruktur bei der Erstellung des Programms vorgegeben ist, brauchen nur die entsprechenden 2s Speicherplätze in die Diagnoseeinrichtung eingegeben werden. Mit diesen Angaben ist die Diagnoseeinrichtung selbständig in der Lage, nicht erfüllte Schritte zu erkennen und die Weiterschaltbedingungen zu prüfen. Fehlerprüftabellen oder ähnliche Massnahmen sind nicht zu erstellen. 30 Dadurch ist die Diagnoseeinrichtung leicht an geänderte Programme anpassbar. Zusätzliche Aufwendungen bei der Programmerstellung für die speicherprogrammierbare Steuerung sind nicht erforderlich.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten 35 Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Fehlersuche nicht in mehr oder minder regelmässigen Abständen durchzuführen, sondern nur dann, wenn die Zeit für den gesamten Bewe-40 gungsablauf der Steuerung einen vorgegebenen Wert übersteigt. Die Diagnoseeinrichtung muss daher nicht ständig die Steuerung überwachen, sondern es ist möglich, mehrere Steuereinrichtungen durch eine Diagnoseeinrichtung zu überwachen. Weiterhin arbeitet die speicherprogrammier-45 bare Steuerung nur mit der vom Steuerungsprogramm bedingten Zykluszeit, da Diagnosezeiten üblicherweise nicht anfallen. Vorteilhaft ist es auch, dass die Schrittstruktur des Programms nach dem Einlesen eines neuen Programms oder Programmteils durch die Diagnoseeinrichtung selbst ermit-50 telt wird. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass bei der Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuereinrichtung irgendwelche Arbeiten für die Fehlerdiagnose nicht anfallen. Die Diagnoseeinrichtung ermittelt aufgrund des Program mau fbaus der speicherprogrammierbaren Steue-55 rung die Schrittstruktur des Programms selbständig und merkt sich die einzelnen Schritte. Dies erfolgt vorteilhafterweise dadurch, dass die Setzbefehle im Programm der speicherprogrammierbaren Steuerung abgespeichert werden, denen ein UND-Befehl vorausgeht, mit dem ein anderer 60 Setzbefehl verknüpft ist. Im Störfall wird durch die Fehlerdiagnoseeinrichtung einfach die gesamte Schrittstruktur des Programms auf ihren Status untersucht. Der dem gesetzten Status nachfolgende Schritt ist fehlerhaft und im nachfolgenden Schritt werden die Weiterschaltbedingungen auf ihr 65 ordnungsgemässes Anliegen am Eingang der speicherprogrammierbaren Steuerung überprüft. Der vorhandene Fehler wird angezeigt. Durch diese Massnahme ist eine besonders einfache Fehlerdiagnose bei linearen Steuerpro

3

660806

grammen möglich. Bei komplexeren Steuerprogrammen ist es vorteilhaft, im Störfall jeden Schrittbefehl auf seinen Status zu überprüfen. Ist der Schritt nicht gesetzt, sind jedoch die Setzbedingungen im vorausgegangenen Befehl erfüllt, so müssen die Weiterschaltbedingungen fehlerhaft sein.

Die Diagnoseeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 8 auf. In dem Festwertspeicher sind die Programme zur Aufnahme der Schrittstruktur abgelegt, während im Schreib-Lese-Speicher die Schrittstrukturen festgehalten werden. Durch diese Massnahme lässt sich die Diagnoseeinrichtung preisgünstig ausgestalten.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Zusammenschaltung einer speicherprogrammierbaren Steuerung mit einer Diagnoseeinrichtung, Figur 2 den Aufbau einer Diagnoseeinrichtung nach der Erfindung, Figur 3 ein Beispiel eines Programms für eine speicherprogrammierbare Steuerung, Figur 4 einen Ablaufschritt des Programms nach Figur 3, Figur 5 ein Strukturdiagramm zur Erläuterung der Erfassung der Schrittstruktur durch das Diagnosegerät und Figur 6 ein Strukturdiagramm zur Erläuterung der Fehlersuche durch die Diagnoseeinrichtung.

Beschreibung der Erfindung

Industrielle Steuerungen werden in jüngster Zeit vielfach als speicherprogrammierbare Steuerungen ausgebildet. Diese frei programmierbaren Steuerungen haben den Vorteil, dass die Steuerung leicht errichtet werden kann und Fehler bei der Planung der Steuerung leicht korrigiert werden können. Irgendwelche Verdrahtungsmassnahmen, wie dies bei Schützenschaltungen erforderlich war, sind nicht mehr erforderlich.

Auch beim Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungen treten Fehler auf, die zu Ausfallzeiten der einzelnen Maschinen führen. Der weitaus überwiegende Teil dieser Fehler tritt ausserhalb der Steuerung auf. Dies sind meist defekte Kabel oder Grenzwertmelder. Um die Stillstandzeiten zu minimieren und damit eine optimale Ausnutzung der Maschine zu erreichen, ist es wesentlich, dass diese extern auftretenden Fehler schnell erkannt und beseitigt werden können. Im Gegensatz zu festverdrahteten Schützenschaltungen ist dies bei speicherprogrammierbaren Steuerungen ohne weiteres nicht möglich, da von aussen nicht erkennbar ist, welcher Geber oder welche Zuleitung beschädigt ist und an welcher Stelle das Programm stehen bleibt, da z.B. ein Gebersignal fehlt. Die speicherprogrammierbaren Steuerungen sind zwar mit einer Eigenüberwachung der wesentlichen Gerätefunktionen, wie beispielsweise Zyklusüberwachung und Spannungsüberwachung, ausgestattet, diese Überwachungseinrichtungen sind jedoch nicht in der Lage Störungsursachen in der Peripherie zu erkennen.

Fehler, die jedoch nicht in der speicherprogrammierbaren Steuerung selbst zu suchen sind, treten jedoch nur dann auf, wenn ein oder mehrere Eingangssignale nicht anliegen. Würde nun dem Bediener dieses fehlende Signal angezeigt, beispielsweise in Form des Anschlusskontakts dieses Eingangssignals, so ist er in den meisten Fällen in der Lage, ohne weitere Kenntnis des Ablaufs und der Schaltpläne, die Störung zu lokalisieren und meist auch zu beseitigen. Das Herbeirufen eines Spezialisten entfällt, der Bedienende ist in der Lage, Unterbrechungen selbst zu beseitigen und kann dadurch die Ausfallzeit der Maschine gering halten.

Zur Lokalisierung des Fehlers muss der speicherprogrammierbaren Steuereinheit eine Diagnoseeinrichtung zugeschaltet werden. Die prinzipielle Anordnung der Zusammenschaltung ist in Figur 1 dargestellt. Mit 1 ist die speicherprogrammierbare Steuerung bezeichnet, wie sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. An den Datenbus 3 der speicherprogrammierbaren Steuerung 1 ist die Diagnoseeinrichtung 2 angeschlossen. Diese Diagnoseeinrichtung 2 wird z.B. wie ein weiterer Modul der speicherprogrammierbaren Steuerung an einen entsprechenden Steckplatz des Datenbusses gesetzt. Mittels der Diagnoseeinrichtung 2 können auch mehrere speicherprogrammierbare Steuerungen 1 überwacht werden.

Der Aufbau der Diagnoseeinrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Die Diagnoseeinrichtung 2 besteht aus einem Festwertspeicher 4, der als ROM ausgebildet ist. Weiterhin ist ein variabler Speicher 5 vorgesehen, der durch ein RAM realisiert ist. Der Festwertspeicher 4 und der variable Speicher 5 (Schreib-Lese-Speicher) stehen über eine Datenleitung 9 mit einem Rechenbaustein 8 in Verbindung. Als solcher Rechenbaustein 8 hat sich der Mikroprozessor 8751 der Firma Intel oder Siemens bewährt. Über den Datenbus 9 ist des weiteren eine Anzeigevorrichtung 6 mit der Recheneinrichtung 8 verbunden. Weiterhin ist an die Datenleitung 9 ein I/O-Port 7 angeschlossen. Die Ausgangssignale des I/O-Port 7 gelangen an den Datenbus 3, der von der speicherprogrammierbaren Steuerung abgeht.

Wesentlich an der Diagnoseeinrichtung 2 ist, dass kein ablaufspezifisches Diagnoseprogramm erforderlich ist. Wesentlich ist einzig die Einhaltung bei der speicherprogrammierbaren Steuerungen üblichen Schrittstrukturen, die beispielsweise in DIN 40 719, Teil 6 beschrieben sind. Die Diagnoseroutinen sind als Firmware im Festwertspeicher 4 abgelegt und nicht problemspezifisch. Über den I/O-Port 7 ist es der Diagnoseeinrichtung möglich, die Programmstruktur in der speicherprogrammierbaren Steuerung zu erfassen.

Figur 3 zeigt ein Beispiel einer Ablaufsteuerung, wie sie beispielsweise in speicherprogrammierbaren Steuerungen abgelegt ist. Ablaufsteuerungen haben einen zwangsläufig schrittweisen, von Schaltwerken gesteuerten Ablauf. Die kleinste funktionelle Einheit des Programms von Ablaufsteuerungen wird als Ablaufschritt oder kurz Schritt bezeichnet. Die in Figur 3 gezeigte Ablaufsteuerung setzt sich aus den Schritten 12 bis 16 zusammen. Den ersten beiden Schritten 12 und 13 folgt eine Verzweigung mit den parallelen Schritten 14 und 15. Der letzte Schritt der Ablaufsteuerung ist der Schritt 16. Die gesamte Ablaufsteuerung mit den Schritten 12 bis 16 wird dabei als Ablaufkette bezeichnet. Wesentliches Kennzeichen einer Ablaufkette ist, dass der nachfolgende Schritt den vorherigen zurücksetzt. Die für das Durchlaufen der gesamten Kette benötigte Zeit wird dabei als Steuerungszyklus bezeichnet.

Jedem Schritt ist üblicherweise ein Ablaufglied zugeordnet, d.h. ein Speicherglied mit den für die Programmverwirklichung notwendigen Verknüpfungen. Das Weiterschalten in den programmgemäss folgenden Schritt geschieht dabei in Abhängigkeit von Weiterschaltbedingungen, die entweder prozess- oder zeitgeführt sind. Ein Beispiel eines Abiaufschrittes ist in Figur 4 dargestellt. Figur 4a zeigt die Verknüpfung wie sie hardwaremässig realisiert sein müsste. An die Eingänge 1.1 und 1.2 sind beispielsweise Lagegeber oder Zeitglieder angeschlossen. Die Werte dieser beiden Signale bilden die Weiterschaltbedingung. Diese beiden Signale führen zu jeweils einem Eingang eines UND-Gliedes 18. Der Ausgang des UND-Gliedes 18 ist zu einem Eingang eines UND-Gliedes 19 geführt. Der andere Eingang des UND-Gliedes 19 steht mit dem Ausgang 3.1 in Verbindung. Der Ausgang 3.1 ist beispielsweise das Ausgangssignal des vorhergegangenen Schrittes. Der Ausgang des UND-Gliedes

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

660806

19 steht mit dem Setzeingang eines Flip-Flops 20 in Verbindung. Der Ausgang des Flip-Flops 20 ist an den Ausgang 3.2 geführt, mit dem beispielsweise ein Ventil steuerbar ist. Das Flip-Flop 20 wird durch das Ausgangssignal des Ausgangs 3.3 zurückgesetzt. Der Ausgang 3.3 ist der Ausgang des nachfolgenden Schrittes.

In Figur 4b ist die in Figur 4a dargestellte Schaltungsanordnung als Programm für eine speicherprogrammierbare Steuerung dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen Schritt, wie er beispielsweise in Figur 3 unter 13 dargestellt ist. In der linken Spalte ist die Speicheradresse aufgezeigt, unter der die entsprechende Anweisung im Speicher der speicherprogrammierbaren Steuerung abgelegt ist. Mit Operator ist der entsprechende Befehl gekennzeichnet und der Operand gibt an, welcher Eingang oder Ausgang geschaltet werden soll. Unter der Speicheradresse 0009 wird der Ausgang des vorhergehenden Schrittes, beispielsweise des Schrittes 12 zurückgesetzt. Dadurch wird der Ausgang 3.1 abgeschaltet. Diese Rücksetzbedingung (RA) des vorhergehenden Schrittes ist mit 22 bezeichnet. Die Signale, die ein Weiterschalten einer Ablaufsteuerung von einem Schritt auf den jeweils folgenden freigibt, sind in den Speicheradressen 0010 und 0011 abgelegt und mit 23 gekennzeichnet. Durch den Operator und den Operand wird festgelegt, dass die Eingänge 1.1 und 1.2 durch ein UND-Glied miteinander verbunden sind (UE). In der Speicheradresse 0012 wird der Ausgang des vorhergehenden Ausganges 3.1 überprüft. Diese Weiterschaltbedingung, die von der Vergangenheit abhängig ist, gilt als Schrittvorbereitung und wird ebenfalls über ein UND-Glied mit den unter 23 aufgeführten Weiterschaltbedingungen verknüpft (UA). Die Verknüpfung mit der vorhergehenden Schaltbedingung ist notwendig, da bei einer Ablaufkette bekanntermassen das Weiterschalten von einem Schritt auf den programmgemäss folgenden nur dann geschehen kann, wenn der zuvor aufgerufene Schritt abgearbeitet ist. In der Speicheradresse 0013 wird der Ausgang A3.2 gesetzt, beispielsweise ein Ventil eingeschaltet. Dies geschieht durch die Setzbedingung 25. Ein Setzen der Setzbedingung 25 kann nur erfolgen, wenn die Weiterschaltbedingungen 23 und 24 erfüllt sind. Der Ausgang 3.2 bleibt so lange gesetzt, bis der Ausgang 3.3 des nachfolgenden Gliedes in Setzbereitschaft geschaltet ist. Dann muss der Ausgang 3.2 umgehend zurückgesetzt werden. Die Rücksetzbedingung 26, die an den Speicherplätzen 0014 und 0015 abgelegt ist, bewirkt ein Rücksetzen des Ausgangs 3.2 (RA), so bald der Ausgang 3.3 des nachfolgenden Schrittes gesetzt ist(UA). Die Rücksetzbedingung 26 ist genauso aufgebaut wie die Rücksetzbedingung 22, von der nur der letzte Befehl dargestellt ist. Weitere Schritte der Ablaufsteuerung sind ebenso wie der hier dargestellte Schritt aufgebaut.

Ist nun in die speicherprogrammierbare Steuerung das Programm einer Ablaufsteuerung eingelesen, muss durch die Diagnoseeinrichtung die Schrittstruktur ermittelt werden. Hierbei wird sich die Tatsache zu Nutze gemacht, dass alle Schritte strukturmässig gleich aufgebaut sind und im wesentlichen aus Weiterschaltbedingungen und dem Setzen und Rücksetzen von Ausgängen des Schrittes bestehen. Die Schrittstruktur kann nunmehr durch den Ersteller des Programms für die speicherprogrammierbare Steuerung in die Diagnoseeinrichtung eingegeben werden oder aber es ist bei komfortablen Diagnoseeinrichtungen möglich, diese Schrittstruktur durch die Diagnoseeinrichtung erstellen zu lassen. Dieses Erstellen der Schrittstruktur ist nur dann erforderlich, wenn ein neues Programm in die speicherprogrammierbare Steuerung eingelesen wird. Anhand des Strukturdiagramms in Figur 5 sei das Erstellen der Schrittstruktur näher erläutert. Dieses Verfahren zur Regenerierung der Schrittstruktur ist ablaufunabhängig und kann daher für alle Programme

Verwendung finden, die in die speicherprogrammierbare Steuerung eingelesen worden sind. Ein nach diesem Verfahren erstelltes Programm kann daher beispielsweise in dem Festwertspeicher 4 der Diagnoseeinrichtung 2 abgelegt werden. Die Diagnoseeinrichtung ruft nun über ihren I/O-Port 7 jede belegte Speicheradresse N in der speicherprogrammierbaren Steuerung auf (28). Der in dieser Speicheradresse abgelegte Operator wird geprüft (29). Ist der Operator ein Setzbefehl, wie dies beispielsweise der Operator an der Speicheradresse 0013 ist (30), so wird in das RAM 5 an den Speicherplatz A die aktuelle Speicheradresse, der Operator und der Operand eingeschrieben (31). Nach dem Einspeichern dieser Befehlszeile in das RAM der Diagnoseeinrichtung oder wenn an dieser Adresse kein Setzbefehl abgelegt worden ist, wird die Adresse um Eins erhöht (32) und an den Anfang zurückgegangen (33). Auf diese Art und Weise werden sämtliche belegten Speicheradressen abgefragt. Alle Setzbefehle werden auf diese Art und Weise im RAM 5 der Diagnoseeinrichtung eingespeichert.

Die Tatsache, dass ein Setzbefehl gegeben ist, ist eine notwendige aber keine hinreichende Bedingung, dass hier ein Ablaufschritt vorliegt. In einem zweiten Durchlauf werden daher die im RAM abgelegten Speicheradressen N nochmals abgerufen (34) und der Adressenplatz vor dem Setzbefehl in der Steuerung überprüft (35). Durch die Diagnoseeinrichtung wird der Operand und der Operator dieses Speicherplatzes geprüft (36). Wird daher aus dem RAM ein Speicherplatz aufgerufen, in dem die Adresse 0013 gespeichert ist, so wird die Speicheradresse 0012 hinsichtlich des Operators und des Operanden überprüft. Ist der Operator ein UND-Befehl und ist auch der Operand an irgendeinem Platz im RAM abgelegt (37), so handelt es sich bei dem nachfolgenden Befehl um einen Setzbefehl, der für einen Schritt massgebend ist. In diesem Zusammenhang wird daran erinnert, dass bei den Vorgängen in einer Ablaufkette jeder Schritt durch den vorherigen Schritt vorbereitet wird, so dass jeweils beim Einschalten des nächsten Schrittes der Zustand des vorangegangenen Schrittes überprüft werden muss. In dem in Figur 4b gezeigten Beispiel gestaltet sich die Überprüfung sehr einfach, da der Operand 3.1 der Operand des vorausgegangenen Schrittes ist. Jedoch sind bei der Ablaufsteuerung Schleifen und Verzweigungen nicht ausgeschlossen, so dass der Operand durchaus eine Variable sein kann, die auf einen anderen Ausgang Bezug nimmt. Liegt kein UND-Befehl vor, und ist der Operand nicht bereits in irgendeiner Form im RAM gespeichert (vgl. 31 ), so ist der nachfolgende Setzbefehl kein Befehl, der einen neuen Schritt einleitet, sondern beispielsweise ein Anzeigebefehl. Solche Befehle sind jedoch für die Schrittstruktur nicht massgebend. Diese Befehle werden daher aus dem RAM wieder gelöscht (38). Nunmehr wird die nächste Adresse im RAM 5 abgefragt (39). Auf diese Art und Weise werden die zuvor im RAM eingespeicherten Daten (31) nochmals überprüft und festgestellt, ob auch die hinreichenden Bedingungen für diese Befehle im RAM gegeben sind. Sind sämtliche Speicherplätze im RAM 5 geprüft, ist die aktuelle Schrittstruktur des Steuerprogramms in der Diagnoseeinrichtung eingespeichert. Bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel sind in der Diagnoseeinrichtung insgesamt für fünf Schritte Speicherplätze des RAM 5 belegt. Bei dem Beispiel nach Figur 4b ist die Zeile 25 mit der Speicheradresse 0013 eingespeichert.

Eine Diagnose kann nunmehr in regelmässigen Abständen durchgeführt werden. Da Fehler jedoch im allgemeinen recht selten auftreten ist dieses Vorgehen nicht zweckmässig. Günstiger ist es, eine automatische Diagnose auszulösen, wenn eine für den gesamten Steuerungszyklus vorgegebene Zeit überschritten wird. Die Diagnoseeinrichtung schaltet sich nunmehr auf den Datenbus auf, und ruft gemäss Figur 6

4

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

660 806

die einzelnen Speicheradressen aus dem RAM 5 der Diagnoseeinrichtung auf (41). Vom Speicher der speicherprogrammierbaren Steuerung wird der Status des Operanden dieser Speicheradresse abgerufen (42). Der Status einer Speicheradresse ist der Zustand, in dem sich der Operand dieses Speicherplatzes befindet. Dieser kann Null oder Eins sein. Ist der entsprechende Speicherplatz gesetzt, so liegt eine logische Eins an, ist der Speicherplatz nicht gesetzt, so ist eine logische Null gegeben. An einer Abfragestelle 43 wird nun der Status geprüft. Ist der Status gesetzt, so ist dieser Schritt in Ordnung, da die Weiterschaltbedingungen dieses Schrittes offensichtlich erfüllt werden. Eine weitere Prüfung ist nicht erforderlich und es wird die nächste Speicheradresse aus dem RAM abgerufen. Ist der Status nicht gesetzt, so kann ein Fehler in den Weiterschaltbedingungen vorliegen. Massgebend ist hierbei die der abgerufenen Speicheradresse vorausgehende Adresse (44), die die Schrittvorbereitung vornimmt. Diese Adresse besteht jedoch aus einem UND-Befehl und einem Operanden, der auf einem vorhergehenden Schritt zurückgeht, da er sonst gelöscht worden wäre (vgl. Figur 5, 37,38). Wurde also bei der Überprüfung festgestellt, dass die Speicheradresse 0013 nicht gesetzt war, ist zu untersuchen, ob die Schrittvorbereitung 0012 gegeben ist. Ist diese Adresse nicht gesetzt, hat also den Status 0, so bedeutet dies, dass der diesem Schritt vorausgehende Schritt noch nicht abgelaufen war oder schon abgelaufen ist. Auch der nachfolgende Schritt kann daher nicht gesetzt sein. Das Suchverfahren wird daher abgebrochen und es wird die nächste Speicheradresse N aus dem RAM abgerufen (41).

Ist jedoch diese Schrittvorbereitung gesetzt, so muss eine andere Weiterschaltbedingung dieses Schrittes nicht erfüllt sein, da sonst ein Setzbefehl ausgegeben worden wäre. Es sind daher die weiteren Weiterschaltbefehle 23 zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird die Speicheradresse um Eins erniedrigt. Es wird also nach der Speicheradresse 0012 die Speicheradresse 0011 aufgerufenf (46). Bei dieser Speicheradresse wird der Status in Abhängigkeit von Operator und Operand ermittelt. Handelt es sich wie im Beispiel 4b um eine UND-Verknüpfung, muss der Status dieser Speicheradresse ebenfalls Eins sein. Da jedoch auch negierende UND/ODER-Verknüpfungen möglich sind, ist es auch möglich, dass der umgekehrte Status richtig ist. Das ist jedoch aus dem Operator erkennbar. Ist der Status richtig (48), wird zur nächsthöheren Adresse weitergeschaltet. Ist der Status falsch, so bedeutet dies, dass unter dieser Speicheradresse die Weiterschaltbedingung nicht erfüllt ist. Sieht man das Beispiel in Figur 4b heran, so bedeutet dies, dass bei der Speicheradresse 0011 der Eingang 1.2 fehlerhaft arbeitet.

Dieser Eingang wird nunmehr auf der Anzeigevorrichtung 49 angezeigt. Der Bediener ist nunmehr in der Lage, den Eingang 1.2 beispielsweise auf Unterbrechungen oder Kurzschlüsse oder auf defekte Geber hin zu überprüfen. Damit ist bereits ein Fehler gefunden, der zum Stillstand der Maschine geführt haben könnte.

Meistens sind jedoch für einen Schritt nicht nur eine sondern mehrere Weiterschaltbedingungen erforderlich. In einem weiteren Schritt (50) wird daher die Speicheradresse ebenfalls um Eins erhöht, um die nächste Weiterschaltbedingung zu überprüfen. Im Beispiel von Figur 4b ist das die Weiterschaltbedingung unter der Speicheradresse 0010.

Bevor jedoch diese Überprüfung vorgenommen wird, wird in einem weiteren Schritt geprüft, ob ein Abschlussbefehl vorlag (51).

Ein Abschlussbefehl liegt dann vor, wenn der Operator z.B. ein Setz-, Rücksetz-oder Zu weisungsbefehl ist. Dies ist in der Figur 4b bei der Speicheradresse 0009 der Fall. Hier wird durch den Rücksetzbefehl RA der Ausgang 3.1 zurückgesetzt. Eine Überprüfung von Abschlussbefehlen findet nicht statt. In diesem Fall wird die Schleife verlassen. Ist jedoch eine Weiterschaltbedingung zu überprüfen, so wird die Schleife nochmals durchlaufen, in der der Status in Abhängigkeit vom Operator und Operand der Weiterschaltbedingung geprüft wird. Liegt ein Abschlussbefehl vor, so wird die nächste Adresse aus dem RAM 5 abgerufen und so sämtliche Weiterschaltbedingungen der Ablaufkette überprüft. Anhand der an der Anzeige aufleuchtenden Daten ist der Bediener in der Lage, schrittweise sämtliche Fehler zu beseitigen. Üblicherweise wird jedoch nur ein Fehler angezeigt werden. Über den Datenbus sind Datensichtgeräte oder andere Anzeigevorrichtungen anschliessbar, die die Anzeige weiterer Daten erlauben und den Bedienern die Arbeit erleichtern.

Durch das in Figur 6 dargestellte und hier beschriebene Verfahren ist es möglich, auch komplexe Ablaufsteuerungen mit verzweigten Ketten, Schleifen und Sprungbefehlen zu untersuchen. Da die Abfrage der Weiterschaltbedingungen rückwärts von der fehlerhaften Setzadresse eines Schrittes aus erfolgt, ist es auch möglich, Weiterschaltbedingungen zu ermitteln, auf die im Programm der speicherprogrammierbaren Steuerung durch einen Sprungbefehl hingewiesen wird oder die an irgendeiner Stelle des Programms in der speicherprogrammierbaren Steuerung als Zwischenergebnis von Verknüpfungen einem Merker zugewiesen wurden.

Das heisst, in der speicherprogrammierbaren Steuerung müssen die Schritte nicht in der Reihenfolge ihres Ablaufs festgelegt sein, sondern es ist möglich, mittels Merkern zu anderen Programmteilen Bezug zu nehmen.

Das Diagnoseverfahren lässt sich wesentlich vereinfachen, wenn bei einfachen speicherprogrammierbaren Steuerungen die Ablaufkette seriell aufgebaut ist, d.h. im Programm der steuerprogrammierbaren Steuerung jeder Schritt in der Reihenfolge der Ausführung programmiert ist. In diesem Fall lässt sich ein anderes Merkmal der Abiaufschritte ausnützen. Dieses Verfahren sei wiederum anhand des Beispiels in Figur 4b näher erläutert.

Bei einem seriellen Abarbeiten der Abiaufschritte folgt auf den Ablaufschritt 12 der Ablaufschritt 13 und auf diesen der Ablaufschritt 15. Das heisst, es werden der Reihe nach die Ausgänge 3.1,3.2 und 3.3 gesetzt. Da immer nur ein Ausgang gesetzt werden darf, und dieser Ausgang erst gelöscht wird, wenn die Weiterschaltbedingungen für den nächsten Ausgang erfüllt sind, muss durch das Prüfprogramm nur festgestellt werden, bei welchen im RAM abgelagerten Speicheradressen der Status Eins ist. Der dem Schritt mit dem Status 1 nachfolgende Schritt muss in diesem Falle gestört sein, da durch das Fehlen der Weiterschaltbedingungen der vorhergehende Schritt nicht zurückgesetzt werden kann. Ist beispielsweise bei der Speicheradresse 0013 der Ausgang 3.2 gesetzt, so kann ein Rücksetzen des Ausgangs 3.2 durch den Befehl in der Speicheradresse 0015 dann nicht erfolgen, wenn der Ausgang 3.3 nicht setzbar ist, da eine Weiterschaltbedingung fehlt. Wird also durch die Diagnoseeinrichtung erkannt, dass der Status der Speicheradresse 0013 Eins ist, so wird sofort auf die Speicheradresse des nächsten im RAM abgelegten Schrittes geschaltet. Nunmehr werden in bekannter Weise die Weiterschaltbedingungen dieses Schrittes ermittelt.

Dieses Vorgehen lässt eine wesentliche Vereinfachung und Beschleunigung der Prüfung durch die Diagnoseeinrichtung zu. Die Diagnose ist daher schneller durchgeführt, eventuell erforderliche Programme können stark vereinfacht werden, so dass der Speicherplatz des ROM 4 kleiner gehalten wird. Auch die Zählersuchvorschriften, wie sie in Figur 6 dargestellt sind, werden zusammen mit der Schrittstrukturanalyse im ROM 4 der Diagnoseeinrichtung abgelegt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

B

4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

660 806 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Erkennen von Fehlern im Steuerungsablauf einer speicherprogrammierbaren Ablaufsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Diagnoseeinrichtung (2) die Schrittstruktur des Programms der speicherprogrammierbaren Steuerung ( 1 ) abgelegt ist und dass die Diagnoseeinrichtung (2) bei der Fehlersuche jeden Schritt abfragt und dass bei dem fehlerhaften Schritt die Weiterschaltbedin-gungen geprüft werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlersuche durchgeführt wird, wenn die Zeit für den Steuerungszyklus der speicherprogrammierbaren Steuerung ( 1 ) einen vorgegebenen Wert übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittstruktur des Programms nach dem Einlesen eines neuen Programms oder Programmteils durch die Diagnoseeinrichtung (2) zumindest einmal ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicheradressen (N) durch die Diagnoseeinrichtung (2) abgerufen werden und die Schritte in die Diagnoseeinrichtung (2) abgelegt werden, die einen Setzbefehl enthalten und denen ein Befehl, bei dem zwei logische Grössen und Äquivalenz hin überprüft werden, vorausgeht, mit dem eine mit einem Setzbefehl verknüpfte Adresse aufgerufen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Prüfdurchgang alle Adressen mit Setzbefehlen in der Diagnoseeinrichtung (2) abgespeichert werden und in einem zweiten Prüfdurchgang die Adressen gelöscht werden, denen keine Äquivalenzprüfung mit einer Setzadresse vorausgeht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Störfall ein Schritt mit gesetztem Weiterschalt-Signal aufgesucht wird und im nachfolgenden Schritt die Weiterschaltbedingungen geprüft werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Störfall jeder Schrittbefehl geprüft wird und die Weiterschaltbedingungen des Schrittes geprüft werden, wenn das Weiterschalt-Signal des Schrittes nicht gesetzt ist, jedoch der Speicherplatz der mit der Äquivalenzprüfung verknüpften Adresse gesetzt ist.

8. Diagnoseeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung ein Rechenwerk (8) aufweist, an das ein Festwertspeicher (4) und ein Schreib-Lese-Speicher (5) angeschlossen ist und dass das Rechenwerk (8) mit der speicherprogrammierbaren Steuerung ( 1 ) über einen Datenbus (3) verbunden ist.

9. Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Festwertspeicher (4) die Programme zur Aufnahme der Schrittstruktur abgelegt sind und die Schrittstruktur im Schreib-Lese-Speicher (5) abgelegt ist.

Stand der Technik