DE10125384A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Inbetriebnahme und Diagnose von Steuerungssystemen - Google Patents

Abstract

Das Engineering von Automatisierungssystemen soll einfacher gestaltet werden. Daher wird die Funktionalität des Steuerungssystems über ein Objektmodell realisiert. Das Objektmodell ermöglicht das funktionelle Zusammenschalten von Technologieobjekten. Ein Projektbrowser gewährleistet hierfür die Darstellung des Zusammenspiels aller an einer Applikation beteiligten Komponenten in ihren wechselseitigen Beziehungen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Ver­ fahren zur Inbetriebnahme und Diagnose von Steuerungssyste­ men. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit einem Engineeringsystem zur Erstellung eines Steuerungsprogramms.

Die Inbetriebnahme, das Betreiben und die Diagnose von Auto­ matisierungssystemen und Antrieben erfolgt zunehmend vollkom­ men elektronisch. Mechanische Systeme und Antriebe von Auto­ maten werden über Mikrokontroller mit einer entsprechenden Software (Runtimesysteme) gesteuert. Die entsprechenden Steu­ erungsprogramme werden in einem sogenannten Engineeringsystem auf einem PC entwickelt und anschließend in das Runtimesystem geladen, das für die Zeitsteuerung des zu steuernden Systems verantwortlich ist. Das Engineeringsystem dient auch zur In­ betriebnahme, Projektierung, Parametrierung von Steuerungen und Antrieben.

Die zunehmende Komplexität von Automaten erfordert ebenfalls komplexere Steuersysteme und damit komplexere Steuerungspro­ gramme. Bisherige Engineering-Tools stellen rudimentär Infor­ mationen bereit, die dem Anwender in Form von Einzelinforma­ tionen geliefert werden. Die Datenaufbereitung erfolgt in der Regel manuell.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dem Anwender eine möglichst intuitive und einfache Möglich­ keit zu bieten, die Zustände der Steuerung und das Ablaufver­ halten zu beobachten und zu optimieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrich­ tung zur Inbetriebnahme und/oder Diagnose von Steuerungssys­ temen mit einer Darstellungseinrichtung zur Darstellung der Funktionalität des Steuerungssystems über ein Objektmodell, und einem Engineeringsystem zur Erstellung eines Steuerungs­ programms auf der Basis der über das Objektmodell dargestell­ ten Funktionalität des Steuerungssystems.

Darüber hinaus lässt sich die genannte Aufgabe durch ein ent­ sprechendes Verfahren lösen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteran­ sprüchen definiert.

Als besonders vorteilhaft erweist sich, dass das erfindungs­ gemäße Verfahren eine skalierte und schrittweise Inbetrieb­ nahme und Diagnose ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Objektmodells;

Fig. 2 eine Ausgestaltung eines konkreten Steuerprojekts;

Fig. 3 ein Beispiel eines Projektbrowsers und Instanzen von wesentlichen Objekttypen;

Fig. 4 eine detaillierte Darstellung von Geräteinformationen; und

Fig. 5 eine Darstellung einer Funktion zur Online-Beobachtung eines Anwenderprogramms auf der Objektebene "Programm".

Das folgende Ausführungsbeispiel dient zur näheren Erläute­ rung der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 stellt schematisch ein Steuersystem für die Automatisierung dar. Dieses Steuer­ system umfasst ein Engineeringsystem ES mit dem ein Steue­ rungsprogramm erstellt werden kann. Darüber hinaus umfasst das Steuerungssystem ein oder mehrere Runtimesysteme RTS.

In dem Engineeringsystem ES wird ein Steuerungsprogramm ent­ wickelt, das auf einem Objektmodell basiert. Das Objektmodell enthält Technologieobjekte, wie z. B. Positionierachsen, Gleichlaufachsen, Kurvenscheiben, etc., welche gemäß ihrer Funktionalität mit anderen Technologieobjekten oder auch un­ tereinander verschaltbar sind. Mit einem oder mehreren ver­ schalteten Technologieobjekten TOA, TOB, etc. lässt sich zu­ sammen mit einem entsprechenden Programm die Steuerung eines Geräts Device 1, Device 2, etc. formulieren.

Fig. 1 zeigt, dass mit Hilfe des Engineeringsystems ES inner­ halb eines Projekts für mehrere Runtimesysteme RTS_1, RTS_2 unterschiedliche Gerätesteuerungen Device 1, Device 2 reali­ siert werden können. Somit lassen sich unterschiedliche Steu­ erungsfunktionalitäten über das Objektmodell umsetzen. Das Objektmodell hat Wirkung im Engineeringsystem und/oder Runti­ mesystem und ist Basis für das Engineering der Steuerung. Dies bedeutet, dass die Inbetriebnahme, die Programmierung, die Diagnose usw. auf der Grundlage des Objektmodells durch­ führbar ist.

Die im Objektmodell verwendeten Objekte lassen sich in unter­ schiedliche Objekttypen kategorisieren. Derartige Objekttypen sind beispielsweise:

• - "Projekt", das als Container für Engineeringdaten eines Anwenderprojekts dient
• - "Device", das ein Gerät beispielsweise eine Steuerung, repräsentiert
• - "Programm", das als Container für die Verwaltung und Ablage von Anwenderprogrammen dient
• - "Technologieobjekt", das einer Positionierachse, einer Gleichlaufachse, einem Messtaster, einer Kurvenscheibe, etc. entspricht
• - "Antriebsobjekt", das einen oder mehrere in der Steue­ rung verwendeten Antriebe repräsentiert

Fig. 2 zeigt beispielhaft die konkrete Ausgestaltung bzw. In­ stanzierung für die Steuerung eines Geräts mit zwei Achsen A und B. Die Übersetzung zwischen der Achse A und der Achse B wird durch ein Gleichlaufobjekt gesteuert. Mit einer Kurven­ scheibe ist beispielsweise die Übersetzung des Gleichlaufob­ jekts variierbar. Die einzelnen Objekte Achse A, Gleichlauf­ objekt, Achse B und Kurvenscheibe sind durch Konnektoren ver­ bunden, die den jeweiligen funktionellen Zusammenhang reprä­ sentieren. Mit Hilfe des Objektmodells lässt sich somit der Antrieb der Achsen A und B realisieren.

Die einzelnen Objekte und deren funktionelle Verbindungen müssen insbesondere für die Entwicklung von Steuerungsprojek­ ten visualisiert werden. Dazu dient der in Fig. 3 dargestell­ te Projektbrowser, der Instanzen von wesentlichen Objekttypen zeigt. Im vorliegenden Fall wird auf der Ebene "device" zu dem Gerät "MC 358" Informationen über den Betriebszustand, die Speicherbelegung und die CPU-Auslastung dargeboten. Navi­ giert der Benutzer mit Hilfe des Projektbrowsers zu anderen Objekten, so werden deren Informationen im jeweiligen Sicht­ fenster dargestellt. Durch diesen Projektbrowser im Enginee­ ringsystem lassen sich somit komplexere Steuerungen über­ sichtlich und bedarfsgerecht zusammenstellen.

Erfindungsgemäß wird in dem Projektbrowser das Zusammenspiel aller an einer Applikation beteiligten Komponenten darge­ stellt. Damit ist ein Gesamtüberblick über die in der Maschi­ ne ablaufenden Vorgänge gewährleistet und der Anwender wird in die Lage versetzt, die in jedem Inbetriebnahmeschritt er­ forderliche Informationstiefe abzurufen. Insbesondere in ver­ teilten System ist ein Zugriff auf alle notwendigen Informa­ tionen sowie der Überblick über das Zusammenspiel von ver­ teilten Funktionen notwendig, um eine Systemoptimierung durchführen zu können.

Die Handhabbarkeit bzw. Usability des Systems wird durch die stufenweise angebotenen Informationen und durch die Möglich­ keit der Eingriffsname entscheidend verbessert. Der Anwender erhält je nach gewählter Instanztiefe unterschiedliche Infor­ mationen bzw. Möglichkeiten, Parameter zu ändern. Es ist so­ mit nicht mehr notwendig, sich aus einer Vielzahl von System­ parametern ein paar wenige auszusuchen, durch die eine be­ stimmte Funktionalität geändert werden soll. Vielmehr werden die einzelnen Parameter durch Objekte bzw. Funktionalitäten gebündelt und dem Anwender in dieser gebündelten Form präsen­ tiert.

Weiterhin bietet dieses Konzept der stufenweisen Informati­ onsdarbietung direkte Anknüpfungspunkte zur automatisierten Optimierung des Maschinenablaufs. Das Ziel, möglichst eine Inbetriebnahme ohne Dokumentation durchzuführen, wird dadurch nahezu erreicht. Ferner bietet eine Systemoptimierung bzgl. Performance und effizienter Speicherausnutzung eine wesentli­ che Entscheidungsgrundlage für den Anwender.

Fig. 2 zeigt in diesem Zusammenhang eine Möglichkeit Geräte­ informationen detaillierter darzustellen. Im konkreten Bei­ spiel wird die Speicherbelegung und die Systemauslastung des "MC 358" im Detail dargestellt. Derartige Detailinformationen können für bestimmte Optimierungsschritte hilfreich sein.

Fig. 5 zeigt schließlich auf der Objektebene "Programm" eine Funktion zur Online-Beobachtung eines Anwenderprogramms. Die­ ses Tool dient für den Test von Anwenderprogrammen. In diesem Kontext wird ein direkter Zugang zu weiteren relevanten Tools wie "Simotion Scout Trace Tool" bereitgestellt, die es einem Anwender ermöglichen, schnell in die jeweils relevanten Tools umzuschalten. Das Trace-Tool bietet in diesem Fall die Mög­ lichkeit, Signale der Steuerung aufzuzeichnen. Der aufge­ zeichnete Daten- bzw. Kurvenverlauf dient wiederum zur Opti­ mierung des Steuerungssystems bzw. zur Unterstützung der In­ betriebnahme der Steuerung oder deren Diagnose.

Das erfindungsgemäße System weist somit folgende Vorteile auf:

• - die Funktionalität der Steuerung ist über ein Objekt­ modell repräsentiert
• - das Objektmodell hat Wirkung im Engineeringsystem und/oder Runtimesystem
• - das Objektmodell ist Basis für das Engineering der Steuerung (für z. B. Inbetriebnahme, Programmierung, ...)
• - das Objektmodell ist Basis für die Datenhaltung der Steuerung
• - die Instanzen der Steuerungsobjekte werden im Engi­ neeringsystem über einen Projektbrowser visualisiert
• - das Engineeringsystem bietet basierend auf den In­ stanzen der Steuerungsobjekte einen gestuften Zugang zu Diagnoseinformationen und Inbetriebnahmetools
• - der Projektbrowser visualisiert 1 bis n Steuerungsge­ räte und die vernetzten Antriebe und weitere Feldge­ räte
• - Beziehungen zwischen Objektinstanzen werden im Pro­ jektbrowser visualisiert (z. B. Link zwischen Positi­ onierachse und Antrieb)
• - durch Navigieren im Projektbrowser werden jeweils kontextsensitiv Informationen visualisiert
• - durch Navigieren im Projektbrowser werden jeweils kontextsensitiv relevante Tools angeboten.

Darüber hinaus sind folgende Vorteile besonders hervorzuhe­ ben:

• - die Steuerung kann über Online und Offline Datenhal­ tung verfügen (Online: Ablage im Runtimesystem, Off­ line: Ablage im Engineeringsystem)
• - beim Umschalten auf Online-Betrieb (Verbindungsaufbau zwischen Engineeringsystem und Runtimesystem) wird die Datenkonsistenz zwischen Online- und Offline- Datenhaltung geprüft und Inkonsistenzen werden im Projektbrowser visualisiert.

Das oben beschriebene erfindungsgemäße System bzw. verfahren lässt sich als Computerprogramm in dafür bekannten Sprachen implementieren. Ein derartig implementiertes Computerprogramm kann in ebenfalls bekannter Weise über elektronische Datenwe­ ge, aber auch auf Datenträgern abgespeichert und transpor­ tiert werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Inbetriebnahme und/oder Diagnose von Steuerungssystemen mit
einer Darstellungseinrichtung zur Darstellung der Funk­ tionalität des Steuerungssystems über ein Objektmodell, und
einem Engineeringsystem zur Inbetriebnahme, Projektie­ rung, Parametrierung von Steuerungen und Antrieben und/oder zur Erstellung eines Steuerungsprogramms auf der Basis der über das Objektmodell dargestellten Funk­ tionalität des Steuerungssystems.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Daten für die Steuerung auf der Basis des Objektmodells verwaltet werden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei durch das Engineeringsystem basierend auf Instanzen von Steuerungsobjekten ein gestufter Zugang zu Diagno­ seinformationen und Inbetriebnahmetools realisierbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei In­ stanzen von Steuerungsobjekten, insbesondere Steue­ rungsgeräte und vernetzte Antriebe, und/oder deren ge­ genseitige Beziehungen in dem Engineeringsystem über einen Projektbrowser visualisierbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei beim Navigieren im Projektbrowser jeweils kontextsensitiv Informationen visualisierbar und relevante Tools ausführbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Datenhaltung online, insbesondere in einem Runtime­ system, oder offline, insbesondere in dem Engineering­ system, durchführbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Datenkonsistenz zwischen Offline- und Online-Datenhaltung in dem Pro­ jektbrowser insbesondere gestuft visualisierbar ist.

8. Verfahren zur Inbetriebnahme und/oder Diagnose von Steuerungssystemen mit den Schritten
Darstellen der Funktionalität des Steuerungssystems in einem Objektmodell, und
Inbetriebnahme, Projektierung, Parametrierung von Steu­ erungen und Antrieben und/oder Erstellen eines Steue­ rungsprogramms auf der Basis der über das Objektmodell dargestellten Funktionalität des Steuerungssystems.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Daten für die Steuerung auf der Basis des Objektmodells verwaltet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei ba­ sierend auf Instanzen von Steuerungsobjekten ein ge­ stufter Zugang zu Diagnoseinformationen und Inbetrieb­ nahmetools realisiert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei In­ stanzen von Steuerungsobjekten, insbesondere Steue­ rungsgeräte und vernetzte Antriebe, und/oder deren ge­ genseitige Beziehungen über einen Projektbrowser visua­ lisiert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei beim Navigieren im Projektbrowser jeweils kontextsensitiv Informationen visualisiert und relevante Tools dargeboten werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Datenhaltung online, insbesondere in einem Runtime­ system, oder offline, insbesondere in einem Enginee­ ringsystem, erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Datenkonsistenz zwischen Offline- und Online-Datenhaltung in dem Pro­ jektbrowser visualisiert wird.

15. Computerprogramm, das eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 implementiert.

16. Datenträger, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist.

17. Datenverarbeitungseinrichtung, auf der ein Computerpro­ gramm nach Anspruch 15 installiert ist.