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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Zentraleinheit
eines Automatisierungssystems, wobei die Zentraleinheit ein in der Zentraleinheit
hinterlegtes Steuerungsprogramm wiederholt abarbeitet, wobei ein
einmaliges Abarbeiten des Steuerungsprogramms innerhalb einer durch das
Steuerungsprogramm festgelegten Zykluszeit erfolgt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Steuerungsprogramm zur
Durchführung
eines solchen Betriebsverfahrens, eine Zentraleinheit eines Automatisierungssystems
und ein Automatisierungssystem selbst.
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Automatisierungssysteme,
deren Zentraleinheiten sowie Betriebsverfahren und Steuerungsprogramme
für Zentraleinheiten
sind allgemein bekannt.
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Im
Stand der Technik kann es vorkommen, dass das Steuerungsprogramm – zumindest
gedanklich – mindestens
zwei Teilprogramme umfasst, wobei zu einem Zeitpunkt nur eines der
Teilprogramme aktiviert ist und von der Zentraleinheit nur das aktivierte
Teilprogramm ausgeführt
wird. Ein Beispiel einer derartigen Situation besteht z. B. darin,
dass ein Automatisierungssystem einen industriellen technischen
Prozess steuert, der in nacheinander auszuführende Teilprozesse untergliederbar
ist.
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Im
Stand der Technik sind zum Steuern eines solchen industriellen technischen
Prozesses folgende Vorgehensweisen bekannt:
- – Das in
der Zentraleinheit hinterlegte Steuerungsprogramm umfasst mindestens
zwei Teilprogramme. Alle Teilprogramme sind aus Sicht der Zentraleinheit
gleichwertig. Insbesondere ist der Zentraleinheit anhand des Steuerungsprogramms vorab
nicht bekannt, wie viele und welche Teilprogramme zu welchem Zeitpunkt
aktiv sind.
In diesem Fall muss die Zykluszeit, die durch das Steuerungsprogramm
festgelegt ist, so groß bestimmt
sein, dass sie mindestens so groß wie die Zeit ist, die zum
Abarbeiten aller Teilprogramme erforderlich ist.
In diesem
Fall ist zwar ein dynamischer Wechsel der Teilprogramme möglich. Da
die Dynamik des Steuerungsprogramms aber im Wesentlichen durch die
Zykluszeit bestimmt wird, ist nur eine relativ geringe Dynamik realisierbar.
- – Alternativ
ist bekannt, für
jedes Teilprogramm ein eigenes Steuerungsprogramm zu erstellen.
In diesem Fall kann die Zykluszeit für jedes Teilprogramm individuell
so klein gewählt
werden, dass sie gerade zum Abarbeiten des jeweiligen Teilprogramms
ausreicht. Zum Wechsel von einem Teilprogramm zu einem anderen Teilprogramm
sind aber ein Unterbrechen der Abarbeitung des momentan ausgeführten Teilprogramms,
ein Nachladen des neu auszuführenden
Teilprogramms in die Zentraleinheit und ein erneutes Starten der Zentraleinheit
erforderlich.
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Es
wäre ferner
denkbar, die Teilprogramme zu einem gemeinsamen Steuerungsprogramm
zusammenzufassen und jedem Teilprogramm eine eigene, für das jeweilige
Teilprogramm optimierte Zykluszeit zuzuordnen. In diesem Fall wäre das Verhalten
des gesteuerten Prozesses zwar so dynamisch wie möglich, auf
Grund der variierenden Zykluszeit wäre aber kein deterministisches
Verhalten mehr gewährleistet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit
zu schaffen, im laufenden Betrieb der Zentraleinheit von einem Teilprogramm
auf ein anderes Teilprogramm zu wechseln und dennoch eine hohe Dynamik
des Steuerungsprogramms zu erreichen, wobei gleichzeitig ein deterministisches
Verhalten des Steuerungsprogramms gewährleistet bleiben soll.
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Die
Aufgabe wird für
das Betriebsverfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Korrespondierende
Lösungen
werden für
das Steuerungsprogramm, die Zentraleinheit und das Automatisierungssystem
selbst ergriffen.
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Die
Peripheriemodule können
alternativ zentrale oder dezentrale Peripheriemodule sein. Je nach Ausgestaltung
des Steuerungsprogramms kann es dabei vorkommen, dass die Zykluszeit
im Wesentlichen durch die Kommunikation mit den Peripheriemodulen
bestimmt ist. Dies gilt ganz besonders bei der Ausbildung der Peripheriemodule
als dezentrale Peripheriemodule. In einem derartigen Fall kann die Zykluszeit
insbesondere kleiner als eine Buszeit sein, die zum Kommunizieren
mit allen Peripheriemodulen erforderlich ist.
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Die
Zentraleinheit kann mit der Peripheriemodulen – insbesondere bei deren Ausbildung
als dezentrale Peripheriemodule – über einen Feldbus kommunizieren.
Die Zentraleinheit kann mit den Peripheriemodulen ferner alternativ über einen
seriellen oder über
einen parallelen Bus kommunizieren. Beispiele serieller Busse sind
der Feldbus PROFIBUS sowie der ASi-Bus und IRTE. Ein Beispiel eines
parallelen Busses ist der aus der Computertechnik bekannte PCI-Bus.
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Es
ist möglich,
dass die Zentraleinheit im Rahmen der Ausführung des aktivierten Teilprogramms
nur mit einer Untermenge der Peripheriemodule kommuniziert. In diesem
Fall ist es insbesondere möglich,
dass die Zentraleinheit innerhalb der Zykluszeit mit jedem Peripheriemodul
der Untermenge einmal kommuniziert.
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Alternativ
oder ergänzend
ist es auch möglich,
dass die Zentraleinheit in miteinander korrespondierenden Zeitscheiben
aufeinander folgender Zykluszeiten in einer vorbestimmten Reihenfolge
mit jeweils einen von mehreren Peripheriemodulen kommuniziert.
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Wenn
die Zentraleinheit im Rahmen der Abarbeitung des Steuerungsprogramms
bei Eintreten einer Änderungsbedingung
zunächst
das aktivierte Teilprogramm deaktiviert und sodann ein anderes, zuvor
inaktives Teilprogramm aktiviert, ist ein stoß- und unterbrechungsfreier
Wechsel von einem Teilprogramm auf ein anderes Teilprogramm besonders einfach
realisierbar.
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Die Änderungsbedingung
kann von einer Vielzahl von Ereignissen abhängen. Beispiele derartiger
Ereignisse sind
- – ein interner Betriebszustand
der Zentraleinheit,
- – der
Zentraleinheit über
mindestens ein Peripheriemodul übermittelte
Signale eines gesteuerten Prozesses,
- – eine
An- bzw. Ankopplung mindestens eines Peripheriemoduls an die Zentraleinheit
und/oder
- – der
Zentraleinheit über
eine Mensch-Maschine-Schnittstelle übermittelte Vorgaben.
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Wenn
die Zentraleinheit bei Eintreten der Änderungsbedingung zunächst die
Kommunikation mit den Peripheriemodulen des ursprünglich aktivierten Teilprogramms
einstellt und danach die Kommunikation mit den Peripheriemodulen
des neu aktivierten Teilprogramms aufnimmt, bleibt die Einhaltung
der Zykluszeit auch während
des Programmwechsels gewährleistet.
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Wenn
die Kommunikation mit Peripheriemodulen, mit denen die Zentraleinheit
sowohl im Rahmen der Ausführung
des ursprünglich
aktivierten Teilprogramms als auch im Rahmen der Ausführung des neu
aktivierten Teilprogramms kommuniziert, aufrecht erhalten bleibt,
wird der Aufwand zum Wechseln von einem Teilprogramm zu einem anderen
Teilprogramm gering gehalten.
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Wenn
die Zentraleinheit mit Peripheriemodulen, mit denen sie sowohl im
Rahmen der Ausführung des
ursprünglich
aktivierten Teilprogramms als auch im Rahmen der Ausführung des
neu aktivierten Teilprogramms kommuniziert, in beiden Teilprogrammen in
miteinander korrespondierenden Zeitscheiben der Zykluszeiten kommuniziert,
ist der Aufwand zum Teilprogrammwechsel besonders gering.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
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1 ein Blockschaltbild eines
mittels eines Automatisierungssystems automatisierten industriellen
technischen Prozesses,
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2 die Zuordnung von Steuer-
und Kommunikationsmodulen zu Teilprozessen,
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3 ein Ablaufdiagramm und
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4 bis 6 Zeitdiagramme.
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Gemäß 1 weist ein Automatisierungssystem
eine Zentraleinheit 1 und Peripheriemodule 2 bis 5 auf.
Die Zentraleinheit 1 ist mit den Peripheriemodulen 2 bis 5 über einen
Bus 6 verbunden und somit in der Lage, mit den Peripheriemodulen 2 bis 5 zu
kommunizieren.
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Die
Peripheriemodule 2 bis 5 können zentrale Peripheriemodule 2 bis 5 sein.
In diesem Fall ist das Automatisierungssystem als zentrales Automatisierungssystem
ausgebildet. Der Bus 6 kann in diesem Fall alternativ ein
serieller Bus 6 oder ein paralleler Bus 6 sein.
Ein Beispiel eines seriellen Busses 6, der bei einem zentralen
Automatisierungssystem eingesetzt wird, ist der Bus der S7-300 Steuerung
der Siemens AG. Ein Beispiel eines parallelen Busses 6 ist,
wie in 1 durch Angabe
der Buchstaben „PCI" angedeutet, der
aus der Computertechnik bekannte PCI-Bus.
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Die
Peripheriemodule 2 bis 5 können aber auch dezentrale Peripheriemodule 2 bis 5 sein.
In diesem Fall ist der Bus 6 in der Regel als Feldbus 6 ausgebildet,
z. B. als IRTE (IRTE = industrial real time ethernet), als ASi-Bus
(ASi = Aktor – Sensor-Interface)
oder als PROFIBUS. Letzteres ist in 1 in Klammern
als Alternative zur Ausbildung als PCI-Bus angedeutet.
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Von
der Zentraleinheit 1 wird über die Peripheriemodule 2 bis 5 ein
industrieller technischer Prozess 7 gesteuert und kontrolliert,
z. B. ein Fertigungs-, Bearbeitungs- oder Verpackungsprozess 7. Hierzu
ist die Zentraleinheit 1 mit einem Steuerungsprogramm 8 programmiert,
das zunächst
von einem Programmierer 9 auf einem Programmiergerät 10 erstellt
und dann in die Zentraleinheit 1 geladen und dort hinterlegt
wird. Das Steuerungsprogramm 8 wird von der Zentraleinheit 1 wiederholt
abgearbeitet. Ein einmaliges Abarbeiten des Steuerungsprogramms 8 erfolgt
dabei innerhalb einer Zykluszeit T, die vom Programmierer 9 bei
der Erstellung des Steuerprogramms 8 festgelegt wird und – direkt
oder indirekt – Bestandteil
des Steuerungsprogramms 8 ist.
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Das
Steuerungsprogramm 8 weist gemäß 2 mehrere Teilprogramme TP1, TP2, TP3
auf. Jedem Teilprogramm TP1 bis TP3 sind dabei Programmmodule SM1
bis SM4 und Kommunikationsmodule KM1 bis KM4 zugeordnet. Die Zuordnung
der Programmmodule SM1 bis SM4 und der Kommunikationsmodule KM1
bis KM4 zu den Teilprogrammen TP1 bis TP3 ist dabei ohne Weiteres
aus 2 ersichtlich.
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Die
Programmmodule SM1 bis SM4 betreffen reine interne Verarbeitungen
der Zentraleinheit 1. Sie benötigen Programmausführungszeiten
t1 bis t4. Die Kommunikationsmodule KM1 bis KM4 dienen der Kommunikation
mit je einem der Peripheriemodule 2 bis 5. Sie
benötigen
für ihre
Ausführung
Kommunikationsausführungszeiten
t5 bis t8. Die Kommunikationsausführungszeiten t5 bis t8 sind
dabei in der Regel untereinander gleich. Dies ist aber nicht zwingend
erforderlich.
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Gemäß 2 sind dem Teilprozess TP1
die Kommunikationsmodule KM1 bis KM2 zugeordnet, dem Teilprozess
TP2 die Kommunikationsmodule KM3 und KM4 und dem Teilprozess TP3
die Kommunikationsmodule KM1, KM3 und KM4. Da jedes der Kommunikationsmodule
KM1 bis KM4 der Kommunikation mit genau einem der Peripheriemodule 2 bis 5 dient,
kommuniziert die Zentraleinheit 1 im Rahmen der Ausführung eines
der Teilprogramme TP1 bis TP3 somit nur mit einer Untermenge der
Peripheriemodule 2 bis 5.
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Auf
Grund der Programmierung mit dem Steuerungsprogramm 8 führt die
Zentraleinheit 1 ein nachstehend in Verbindung mit 3 näher beschriebenes Betriebsverfahren
aus.
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Gemäß 3 wird beim Start des Steuerprogramms 8 in
einem Schritt S1 – z.
B. durch Aktivieren der entsprechenden Programm- und Kommunikationsmodule
SM1, SM2, KM1, KM2 und KM3 – eines der
Teilprogramme TP1 bis TP3, hier das Teilprogramm TP1, aktiviert.
In Schritten S2 und S3 führt
die Zentraleinheit 1 sodann die aktivierten der Kommunikationsmodule
KM1 bis KM4 und die aktivierten der Programmmodule SM1 bis SM4 aus.
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In
einem Schritt S4 überprüft die Zentraleinheit 1,
ob das aktivierte Teilprogramm, hier das Teilprogramm TP1, gewechselt
werden soll. Sie überprüft also,
ob eine Änderungsbedingung,
in 1 mit dem Bezugszeichen δ angedeutet,
eingetreten ist.
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Die Änderungsbedingung δ kann z.
B. darin bestehen, dass ein Bediener 11 des Automatisierungssystems
der Zentraleinheit 1 über
eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 12 (HMI 12)
eine entsprechende Eingabe vorgibt. Dies ist in 1 durch einen gestrichelten Pfeil vom
Bediener 11 zur Zentraleinheit 1 angedeutet.
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Die Änderungsbedingung
kann δ ferner
von einem internen Betriebszustand der Zentraleinheit 1, z.
B. einem Zeitablauf, abhängen.
Dies ist in 1 durch
einen von der Zentraleinheit 1 ausgehenden und zur Zentraleinheit 1 auch
wieder zurückgehenden
gestrichelten Pfeil angedeutet.
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Die Änderungsbedingung δ kann, wie
in 1 für das Peripheriemodul 2 gestrichelt
angedeutet, auch von der Erfassung und Übermittlung eines Signals des
Prozesses 7 von einem der Peripheriemodule 2 bis 5 an
die Zentraleinheit 1 abhängen.
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Schließlich kann
die Änderungsbedingung δ auch, wie
in 1 durch Stricheln
des Peripheriemoduls 5 angedeutet, von einer An- bzw. Ankopplung mindestens
eines der Peripheriemodule 2 bis 5, hier des Peripheriemoduls 5,
an die Zentraleinheit 1 abhängen.
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Selbstverständlich sind
auch Kombinationen dieser Abhängigkeiten
und Mehrfachereignisse denkbar.
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Wenn
die Änderungsbedingung δ nicht erfüllt ist,
verzweigt die Zentraleinheit 1 zu einem Schritt S5 und
von dort wieder zum Schritt S2. Im Schritt S5 arbeitet die Zentraleinheit 1 bis
zum Ablauf der Zykluszeit T andere Aufgaben ab, z. B. azyklische
Kommunikationen oder völlig
andere, nicht kommunikative Aufgaben. Im Extremfall ist es sogar
möglich,
dass die Zentraleinheit 1 im Schritt S5 lediglich den Ablauf der
Zykluszeit T abwartet.
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Wenn
die Änderungsbedingung δ hingegen erfüllt ist,
stellt die Zentraleinheit 1 in Schritten S6 bis S10 fest,
welches der Teilprogramme TP1 bis TP3 das momentan aktivierte Teilprogramm
ist und welches der Teilprogramme TP1 bis TP3 aktiviert werden soll.
Je nach dem Ergebnis der Prüfungen
in den Schritten S6 bis S10 werden einer oder zwei der Schritte
S11 bis S20 ausgeführt.
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In
den Schritten S11 bis S15 deaktiviert die Zentraleinheit 1 diejenigen
der Programm- und Kommunikationsmodule SM1 bis SM4, KM1 bis KM4,
die im momentan aktivierten der Teilprogramme TP1 bis TP3 ausgeführt wurden,
aber nicht mehr im neu zu aktivierenden der Teilprogramme TP1 bis
TP3 auszuführen
sind. In den Schritten S16 bis S20 aktiviert die Zentraleinheit 1 diejenigen
der Programm- und Kommunikationsmodule SM1 bis SM4, KM1 bis KM4,
die bisher nicht aktiviert waren, im Rahmen der Abarbeitung des
neu zu aktivierenden der Teilprogramme TP1 bis TP3 aber benötigt werden.
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Auf
Grund des Ablaufdiagramms gemäß 3 ist somit zu einem Zeitpunkt
nur eines der Teilprogramme TP1 bis TP3 aktiviert. Von der Zentraleinheit 1 wird
nur das aktivierte der Teilprogramme TP1 bis TP3 ausgeführt. Bei
Eintreten der Änderungsbedingung δ hingegen
wird das momentan aktivierte Teilprogramm TP1 bis TP3 deaktiviert
und sodann ein anderes, zuvor inaktives Teilprogramm TP1 bis TP3
aktiviert. Dabei stellt die Zentraleinheit 1 bei Eintreten
der Änderungsbedingung δ zunächst in
den Schritten S11 bis S15 die Kommunikation mit den Peripheriemodulen 2 bis 5 des
ursprünglich
aktivierten Teilprogramms TP1 bis TP3 ein. Dies gilt aber nur für diejenigen
der Peripheriemodule 2 bis 5, die im Rahmen der
Ausführung
des neu zu aktivierenden Teilprogramms TP1 bis TP3 nicht mehr benötigt werden. Die
Kommunikation mit Peripheriemodulen 2 bis 5, mit
denen die Zentraleinheit 1 sowohl im Rahmen der Ausführung des
ursprünglich
aktivierten Teilprogramms TP1 bis TP3 als auch im Rahmen der Ausführung des
neu aktivierten Teilprogramms TP1 bis TP3 kommuniziert, bleibt aufrecht
erhalten. Nach dem Deaktivieren der nicht mehr benötigten Programm-
und Kommunikationsmodule SM1 bis SM4, KM1 bis KM4 wird dann die
Kommunikation mit den neu hinzugekommenen Peripheriemodulen 2 bis 5 des
neu aktivierten Teilprogramms TP1 bis TP3 aufgenommen.
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Die
Zykluszeit T wird bei einem Wechsel des aktivierten Teilprogramms
TP1 bis TP3 nicht geändert.
Sie ist also unabhängig vom
aktivierten Teilprogramm TP1 bis TP3. Dies ist möglich, weil die Zykluszeit
T die Bedingung T
= Max(T1, T2, T3) + δT (1)erfüllt. T1
bis T3 sind dabei Teilprogrammzeiten, die zum Abarbeiten je eines
der Teilprogramme TP1, TP2 bzw. TP3 erforderlich sind. Diese Zeiten
ergeben sich gemäß 2 ersichtlich zu T1 = t1 + t2 + t5 + t6 +
t7 (2) T2 = t2 + t3 + t7 + t8 (3) T3 = t2 + t3 + t4 + t5 +
t7 + t8 (4)
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Die
Zeitreserve δT
ist größer als
Null. Sie sollte vorzugsweise die Bedingung 0 < δT < Min (δT1, δT2, δT3) (5)erfüllen. Die
Differenzzeiten δT1
bis δT3
sind dabei wie folgt definiert: δT1
= t3 + t4 + t8 (6) δT2 = t1 + t4 + t5 + t6 (7) δt3 = t1 + t6 (8)
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Es
gilt also T1 + δT1 = T2 + δT2 = T3 + δT3 = t1 +
... + t8 (9)
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Im
Ergebnis ist somit die Zykluszeit T zwar größer als die größte der
Teilprogrammzeiten T1 bis T3, aber kleiner als die Zeit, die zum
Abarbeiten aller Teilprogramme erforderlich ist. Denn diese Zeit
entspräche
der Summe der Ausführungszeiten
t1 bis t8.
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Die
Programmausführungszeiten
t1 bis t4 sind – insbesondere
bei Ausbildung des Automatisierungssystems als dezentrales Automatisierungssystem – oftmals
erheblich kleiner als die Kommunikationsausführungszeiten t5 bis t8. In
derartigen Fällen können die
Programmausführungszeiten
t1 bis t4 im Rahmen der obigen Gleichungen 1 bis 9 vernachlässigt werden.
Auch bei einer Kommunikation über
eine Speicherschnittstelle sind die Programmausführungszeiten t1 bis t4 zumeist
vernachlässigbar.
Die Zykluszeit T erfüllt
in diesem Fall die Bedingung, dass sie kleiner als die Summe der
Kommunikationsausführungszeiten
t5 bis t8 ist. Die Summe der Kommunikationsausführungszeiten t5 bis t8 entspricht
einer Buszeit, die zum Kommunizieren mit allen Peripheriemodulen 2 bis 5 erforderlich
ist. Bei den nachfolgend in Verbindung mit den 4 bis 6 beschriebenen
Konstellationen wird dies dabei stets angenommen. Bei diesen FIG
ist ferner angenommen, dass die Kommunikationsausführungszeiten
t5 bis t8 untereinander gleich sind.
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Gemäß den 4 bis 6 ist die Zykluszeit T zweimal (4) bzw. dreimal (5 und 6) so groß wie eine der Kommunikationsausführungszeiten
t5 bis t8. Sie ist in eine Anzahl von gleich großen Zeitscheiben unterteilt,
die jeweils die Länge
einer der Kommunikationsausführungszeiten
t5 bis t8 aufweisen. Die Anzahl der Zeitscheiben ist somit insbesondere
kleiner als die Anzahl von Peripheriemodulen 2 bis 5.
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In 4 ist angenommen, dass das
Teilprogramm TP1 aktiviert ist. Gemäß 4 wird in der ersten Zeitscheibe jeder
Zykluszeit T stets das Kommunikationsmodul KM1 ausgeführt, also
mit dem Peripheriemodul 2 kommuniziert. In der zweiten
Zeitscheibe wird alternierend, also in einer vorbestimmten Reihenfolge,
das Kommunikationsmodul KM2 bzw. das Kommunikationsmodul KM3 ausgeführt. Es wird
also alternierend mit den Peripheriemodulen 2 und 3 kommuniziert.
Das Kommunikationsmodul KM1 ist somit der ersten Zeitscheibe der
Zykluszeit T zugeordnet. Die Kommunikationsmodule KM2 und KM3 sind
der zweiten Zeitscheibe der Zykluszeit T zugeordnet. Das Kommunikationsmodul
KM4 ist keiner Zeitscheibe zugeordnet. In jeder Zeitscheibe wird mit
genau einem der dieser Zeitscheibe zugeordneten Peripheriemodule 2 bis 5 kommuniziert.
Diese in Verbindung mit dem Teilprogramm TP1 beschriebene Vorgehensweise
ist prinzipiell natürlich
auch bei Ausführung
der anderen Teilprogramme TP2, TP3 möglich.
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Auch
in 5 ist angenommen,
dass das Teilprogramm TP1 aktiviert ist. Gemäß 5, bei der die Zykluszeit T größer ist,
kommuniziert die Zentraleinheit 1 innerhalb der Zykluszeit
T einmal mit jedem Peripheriemodul 2 bis 5, das
im Rahmen des aktivierten Teilprozesses TP1 bis TP3 angesprochen
wird. Bei der Darstellung gemäß 5, bei der der Teilprozess
TP1 als aktiviert angenommen wird, werden also die Kommunikationsmodule
KM1 bis KM3 ausgeführt,
was einer Kommunikation mit den Peripheriemodulen 2 bis 4 entspricht.
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6 zeigt die dynamische Zuordnung
der Kommunikationsmodule KM1 bis KM4 zu den einzelnen Zeitscheiben.
Wenn beispielsweise zunächst
der Teilprozess TP1 aktiviert ist, wird in der ersten Zeitscheibe
das Kommunikationsmodul KM1 ausgeführt, in der zweiten Zeitscheibe
das Kommunikationsmodul KM2 und in der dritten Zeitscheibe das Kommunikationsmodul
KM3.
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Nach
einem Wechsel auf das zweite Teilprogramm TP2 – in 6 durch zwei geschwungene Linien angedeutet,
wird in der dritten Zeitscheibe weiterhin das Kommunikationsmodul
KM3 ausgeführt.
In der ersten Zeitscheibe wird das Kommunikationsmodul KM4 ausgeführt, die
zweite Zeitscheibe ist nicht benutzt.
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Wenn
nun zu einem späteren
Zeitpunkt – in 6 erneut durch zwei geschwungene
Linien angedeutet – auf
das dritte Teilprogramm TP3 gewechselt wird, werden weiterhin in
der ersten und dritten Zeitscheibe die Kommunikationsmodule KM4
und KM3 ausgeführt.
Die zuvor freie zweite Zeitscheibe wird vom Kommunikationsmodul
KM 1 belegt. Wenn nun zu einem späteren Zeit punkt – auch hier
wieder durch zwei geschwungene Linien angedeutet – zum ersten Teilprogramm
TP1 zurück
gewechselt wird, bleiben die Kommunikationsmodule KM1 und KM3 der
zweiten und dritten Zeitscheibe zugeordnet. Das Kommunikationsmodul
KM2 wird folglich der ersten Zeitscheibe zugeordnet.
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Aus
dem oben stehenden ist ersichtlich, dass bei der vorliegenden Erfindung
die Kommunikationsmodule KM1 bis KM4 nicht fest (statisch) bestimmten Zeitscheiben
zugeordnet sind. Die Zuordnung geschieht vielmehr dynamisch. Beim
Wechsel von einem der Teilprogramme TP1 bis TP3 zu einem anderen
der Teilprogramme TP1 bis TP3 bleiben die in beiden Teilprogrammen
aktivierten Kommunikationsmodule KM1 bis KM4 aber den gleichen Zeitscheiben zugeordnet,
werden also in beiden der Teilprogramme TP1 bis TP3 in miteinander
korrespondierenden Zeitscheiben ausgeführt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist somit bei gegenüber
dem Stand der Technik gleichbleibenden Hardwareaufwand eine verbesserte
Dynamik erreichbar. Umrüst-
und Stillstandzeiten der Zentraleinheit 1 werden dabei
vermieden. Dennoch wird ein streng deterministisches Steuerungsverhalten
erreicht.
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Eine
typische Anwendung der vorliegenden Erfindung besteht beispielsweise
darin, dass das Automatisierungssystem eine Arbeitszelle steuert,
wobei die Zentraleinheit 1 der Arbeitszelle zugeordnet ist
und der Arbeitszelle nacheinander verschiedene mobile Einheiten
zugeführt
werden, die jeweils Peripheriemodule 2 bis 5 aufweisen.
In einem derartigen Fall müssen
selbstverständlich
nur die Peripheriemodule 2 bis 5 der momentan
vorhandenen mobilen Einheit bedient werden.
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Ein ähnlicher
Fall ergibt sich auch, wenn die Zentraleinheit 1 einer
mobilen Einheit zugeordnet ist, die nacheinander verschiedene Arbeitsstationen
anfährt.
Auch hier ist jeweils nur eine Kommunikation mit den Peripheriemodulen 2 bis 5 der
jeweiligen Arbeitseinheit erforderlich.
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Eine
Erkennung, welche mobile Einheit der Arbeitsstation gerade zugeführt ist
bzw. an welcher Arbeitsstation sich eine mobile Einheit gerade befindet,
kann beispielsweise mittels einer üblichen elektromechanischen
Steckplatzcodierung festgestellt werden.