DE19520538C2 - Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse - Google Patents
Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller ProzesseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ablaufsteuerung eines industriellen Prozes
ses mittels Schrittketten, deren Schritte jeweils von Eingangsbedingungen abhängen, die von
Bedingungsbausteinen geprüft werden und in diesen Schritten Aktionsbausteine aktiviert
werden, welche Aktoren des Prozesses ansteuern, die mit räumlich verteilt angeordneten
Steuereinheiten verbunden sind.
Zahlreiche industrielle Prozesse werden mittels Schrittketten gesteuert. Verfahren der eingangs genannten Art zur Ablauf
steuerung sind z. B. in der DE 41 34 811 A1 beschrieben. Bei diesen bekannten Verfahren
sind an Geräte auszugebende Signale und von Geräte erzeugte Signale jeweils Funktions
elementen zugeordnet. Die Funktionselemente wirken im Rahmen von Schritten zusammen,
die sogen. Schrittketten bilden. Der Folge der Schritte sind die von den einzelnen Geräten
während des Prozesses auszuführenden Befehle zugeordnet.
Die kleinsten Einheiten der "Schrittketten" sind die Schritte, die im Automatikbetrieb eines
Prozesses ohne manuellen Eingriff nur in Abhängigkeit von den Eingangsbedingungen, den
sogen. Transitionsbedingungen arbeiten. Im allgemeinen ist noch ein sogen. Tippbetrieb vor
gesehen, bei dem der Übergang von einem Schritt auf einen Folgeschritt nur durchgeführt
wird, wenn zusätzlich eine Tipptaste betätigt wird. Die Steuerbefehle der einzelnen Schritt
ketten werden von sogen. Aktionsbausteinen ausgeführt.
Die Stellglieder, die für die Ausführung des jeweiligen Prozesses benötigt werden, und die
Sensoren, die die Prozesszustände erfassen, befinden sich häufig in mehr oder weniger
größerer Entfernung voneinander.
Es kommt vor, daß sich die verschiedenen, für die Ausführung eines Prozesses benötigten
Geräte mit den Stellgliedern und Sensoren über einen größeren Bereich verteilen. Schritte
oder Schrittketten können z. B. Aktionsbausteine höherer Ordnung aufweisen, die z. B.
Lageregelungen beinhalten.
Bei Anlagen, die durch Schrittketten gesteuert werden und aus voneinander in gewissen
Entfernungen angeordneten Geräten bestehen, ist es zweckmäßig, die Geräte für die Ablauf
steuerung nicht in einer zentralen Stelle anzuordnen, da sich hierbei ein großer Aufwand für
die Verkabelung ergibt. Günstiger ist es, die Steuerung dezentral aufzubauen und die einzel
nen Steuerungseinheiten durch Busse miteinander zu verbinden. Eine solche Maßnahme
reduziert zwar den Verkabelungsaufwand, jedoch können Schwierigkeiten auftreten, wenn die
verteilten Steuerungen zur Durchführung eines Schrittes zusammenarbeiten müssen, da hierfür
zwischen den Steuerungen Informationen übertragen werden müssen, wofür ein gewisser
Zeitaufwand notwendig ist.
Dieses Problem wird besonders dadurch verschärft, daß die bekannten Verfahren zu Schritt
kettensteuerungen von einer Dreiteilung der Verarbeitung in Transitionsprüfungen, Schritt
kettenbearbeitung (Aktivieren bzw. Detektieren von Schritten) und Aktionsausführung
ausgehen. Hierbei müssen die möglicherweise verteilt ermittelten Transitionsbedingungen
einer zentralen Schrittkettenbearbeitung gemeldet werden, welche wiederum die Ausführung
der Aktionen veranlaßt.
In dem Aufsatz von P. Müller: "Kommunikation zwischen SPS in der Fabrikation", Precision
10/86, S. 7-13, werden räumlich verteilt angeordnete programmierbare Steuerungen be
schrieben, die über Busse miteinander verbunden sind. Daher werden zwischen den Program
men zweier Steuerungen über einen gemeinsamen Speicher Informationen ausgetauscht.
Aus einem Aufsatz von Dr. J. T. Quaste: "Programmable Controllers of the Future", Control
Engineering, January 1986, Seiten 59-62, ist die Kommunikation zwischen Programmen in
Form eines Kontaktplans bekannt, wobei die Datenübertragung zwischen den Programmen
der gleichen Steuerung und verschiedener Steuerungen einheitlich abgewickelt wird. Jedoch
ist dem Aufsatz kein Hinweis dahingehend zu entnehmen, wie ein Datenaustausch zwischen
den Steuerungen durchgeführt werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Ablaufsteuerung mittels
verteilter Steuerungseinheiten zu entwickeln, bei dem mit geringem Zeitaufwand eine
Abstimmung zwischen verteilten Steuerungseinheiten bei der koordinierten Durchführung von
Aktionen erreicht wird.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse mit ver
teilten Steuereinheiten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bedingungsbausteine und die
Aktionsbausteine verteilt auf die Steuereinheiten und dort selbständig ablauffähig sind und die
Bedingungsbausteine nach Beendigung der jeweiligen Prüfung der Eingangsbedingungen
deren Ergebnisse mit Steuerfunktionen zum Aktivieren und/oder Deaktivieren und Daten zur
Übergabe von Parametern an die Aktionsbausteine senden, die diese Steuerfunktionen derart
auswerten, daß bei der Erfüllung der jeweiligen Eingangsbedingungen Steuersignale an die
Aktoren ausgegeben werden.
Bei diesem Verfahren ist keine zentrale Aktivierung bzw. Deaktivierung von Schritten mehr
notwendig, da die Schritte selbst mittels der Bedingungsbausteine und/oder den Aktions
bausteinen in deren Zusammenwirken gesteuert werden. Die Schritte selbst sind dabei
gewissermaßen in den Bedingungsbausteinen und/oder den Aktionsbausteinen verborgen, d.
h. die Schrittbearbeitung erfolgt durch zwei Arten von vollkommen verteilten Bausteinen,
ohne daß eine Schrittkettenbearbeitung notwendig ist.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, Bedingungsbausteine und Aktionsbausteine als
selbständige Bausteine auszubilden, die sich in verschiedenen Steuereinheiten befinden
können. Diese Bausteine führen jeweils eigenständig die für sie vorgesehenen Funktionen aus
und geben deren Ergebnisse nach Ausführung der Funktionen an die anderen Bausteine
weiter. Die Bausteine sind so ausgebildet, daß sie die ihnen von anderen Bausteinen über
mittelten Informationen daraufhin überprüfen, ob sie aktiv werden müssen. Falls dies zutrifft,
führen die Bausteine ihre Funktionen aus.
Die übertragenen Steuerinformationen umfassen beispielsweise Überwachungszeiten, Betriebs
modi (z. B. Hand- oder Automatikbetrieb) sowie Qualifikatoren (z. B. permanente Bearbei
tung, zeitbefristete Bearbeitung).
Wenn bei diesem Verfahren eine der Steuereinheiten ausfällt, führt dies nicht wie bei einem
Ausfall einer zentralen Steuereinheit zur Unterbrechung des gesamten Prozesses. Die anderen
dezentralen Steuereinheiten können im Rahmen der von ihnen auszuführenden Funktionen
weiterarbeiten bzw. können zusätzliche Funktionen übernehmen. Der Informationsaustausch
zwischen den Steuereinheiten läuft relativ einfach ab. Bereits vorhandene Software für
Ablaufsteuerungen kann ohne großen Aufwand an die oben
beschriebenen Gegebenheiten angepaßt werden. Durch die verteilten
Steuereinheiten die vor Ort die Steuerungs- und Regelungsaufgaben
ausführen, wird der Verkabelungsaufwand in Stellgliedern und
Sensoren gegenüber einer zentralen Steuerung wesentlich reduziert.
Da der Ablauf einer Aktion, sofern diese Voraussetzung für den
weiteren Ablauf der Schrittkette ist, durch Sensoren erfaßt wird, deren
Signale von den Bedingungsbausteinen in der durch den Prozeß
vorgegebenen Art erfaßt werden, reicht es aus, wenn die
Aktionsbausteine keine Rückmeldung an die Bedingungsbausteine
übermitteln.
In bestimmten Fällen ist es jedoch günstig, wenn die Aktionsbausteine
jeweils nach Ausführung einer Aktion dies den Bedingungsbausteinen
mitteilen. Mit dieser Maßnahme wird eine Erhöhung der Zuverlässigkeit
erreicht, indem diese Rückmeldungen zur Überwachung genutzt werden
kann. Darüberhinaus ist dadurch ein synchronisiertes Verarbeiten der
verteilten Bedingungs- und Aktionsbausteine möglich.
Das durch die erfindungsgemäße Lösung bedingte Fehlen jeglicher
zentraler Bearbeitung bringt einen erfreulichen Effekt. Die Bedingungs-
und Aktionsbausteine können zur wechselseitigen Überwachung einge
setzt werden. Bedingungs- und Aktionsbaustein können dabei Informa
tionen zum Verhalten anderer Bausteine enthalten, wie beispielsweise
Grenzwerte zur Reaktionszeit oder Schrittmerkerbelegungen. Diese ge
speicherten Informationen können nun im Steuerungsbetrieb mit den
aktuellen Informationen, die mittels Nachrichten ausgetauscht werden,
verglichen werden.
Bei Nichtübereinstimmung kann eine Korrektur vorgenommen oder ein
Störungsprogramm gestartet werden, wobei die nicht betroffenen
Bedingungs- und Aktionsbausteine weiterarbeiten können. Bedingungs-
und Aktionsbausteine können mehrfach ausgeführt und auf
verschiedene Steuerungen untergebracht werden. Im Störfall werden
die redundanten Bedingungs- bzw. Aktionsbausteine aktiv geschaltet.
Vorzugsweise enthalten die von den Aktionsbausteinen nach
Bearbeitung oder Beendigung von Aktionen ausgesendeten Meldungen
die Nachricht, daß ein Schrittwechsel prinzipiell möglich ist. Die
Bedingungsbausteine erhalten hiermit sofort eine Nachricht, ob sie vom
Schrittwechsel betroffen sind, d. h. aktiv werden müssen. Es sind
daher nicht wie bei konventionellen Schrittkettensteuerungen die
Informationen über die aktuellen Schritte in einem zentralen Schrittket
tenbearbeitungsprogramm enthalten. Trotz der Durchführung der
Schritte mit verteilten Steuereinheiten tritt bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren keine ins Gewicht fallende Verzögerung zwischen den
einzelnen Schritten ein.
Die Information über den (bzw. bei mehreren) die aktiven Schritt(e) ist
verteilt in den Bedingungsbausteinen und/oder Aktionsbausteinen
gespeichert. Vorzugsweise werden hierzu die Aktionsbausteine benutzt.
Entsprechend einem vorprogrammierten Muster werden dabei die
Schrittspeicher in den Aktionsbausteinen gesetzt bzw. rückgesetzt in
Abhängigkeit von den Informationen, die die Bedingungsbausteine
aussenden. Somit können durch eine einzige Nachricht eines
Bedingungsbausteins mehrere Schritte in mehreren Aktionsbausteinen
verändert werden.
Eine weitere Variante besteht darin, die Schrittinformation in den
Bedingungsbausteinen zu speichern. In diesem Fall werden durch
Nachrichten der Bedingungsbausteine gezielt Aktionsbausteine
angesprochen, um eine entsprechende, schrittabhängige Bearbeitung
von Aktionen zu veranlassen. Hierdurch kann der
Kommunikationsaufwand minimiert werden, weil nun die
Bedingungsbausteine nur dann Nachrichten senden, wenn der
entsprechende Vorgängerschritt aktiv ist und die
Transitionsbedingungen zum Schrittwechsel erfüllt sind.
Schließlich kann die Schrittinformation sowohl in Bedingungsbausteinen
als auch Aktionsbausteinen enthalten sein. Diese redundante
Speicherung kann vorteilhaft zur Verringerung der Fehleranfälligkeit
genutzt werden.
Es ist zweckmäßig, wenn die Aktionsbausteine zusätzlich Prozeßein
gänge haben, die von den Aktionsbausteinen auf Vorliegen von Bedin
gungen geprüft werden, bevor oder während die zugeordneten Aktio
nen ausgeführt werden. Die Aktionsbausteine können hierbei vorteil
hafterweise solche Signale von Prozeßeingängen verarbeiten, die für
andere Bausteine, z. B. Bedingungsbausteine, nicht von Bedeutung sind.
Es ist daher nicht notwendig, für derartige Prozeßeingänge eigene Be
dingungsbausteine vorzusehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in jeder Steuereinheit ein
Baustein vorgesehen, der die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Übertragungen zwischen den verschiedenen Steuereinheit überwacht
und die jeweilige Einheit stillsetzt, wenn innerhalb einer vorgebbaren
Grenze keine Übertragung von Daten stattgefunden hat.
Die Steuereinheiten sind insbesondere speicherprogrammierbare
Steuerungen, die mit den oben beschriebenen Bausteinen ausgestattet
sind. Die Bausteine können als Software ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich
weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschaltbild eines Bedingungsbausteins;
Fig. 2 ein Funktionsschaltbild eines Aktionsbausteins;
Fig. 3 ein Funktionsschaltbild einer anderen Ausführungsform eines Be
dingungsbausteins;
Fig. 4 ein Funktionsschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Be
dingungsbausteins;
Fig. 5 ein Teil eines weiteren Ausführungsbausteins eines Aktionsbau
steins;
Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines Aktionsbausteins und
Fig. 7 ein Schaltbild einer Ablaufsteuerung mit mehreren räumlich von
einander getrennt angeordneten Steuereinheiten.
In Fig. 1 ist ein Bedingungs- bzw. Transitionsbaustein BB dargestellt,
der Eingangsbedingungen überprüft, deren Erfüllung die
Voraussetzung für die Einleitung eines Schritts und, mit dem bestimmte
Vorgänge eines industriellen Prozesses ausgeführt werden. Der
Funktionsbaustein BB enthält z. B. Eingänge 2, 3, 4, 5, 6 die mit
Sensoren, Schaltern usw. verbunden sind und Signale aus dem Prozeß
erhalten. Diese Signale werden bei Vorliegen bestimmter Zustände im
Prozeß erzeugt. Beispielsweise kann ein Näherungsinitiator, Endschalter,
eine Lichtschranke oder ein sonstiges Bauelement ansprechen und ein
entsprechendes Signal erzeugen, das über eine Impulsformerstufe in
ein binäres Signal umgesetzt wird.
Die Eingänge 2, 3, 4, 5, 6 werden in einer auf die Art des zu
steuernden Prozesses abgestimmten Weise kombinatorisch oder
sequentiell verknüpft. Um dies anzudeuten sind im Funktionsschaltbild
des Bedingungs- bzw. Transitionsbausteins BB UND-Glieder 7, 8, 9 und
ein ODER-Glied 10 dargestellt. Am Ausgang des ODER-Glieds 10 wird ein
Signal erzeugt, wenn an den Eingängen 2 bis 6 die für die Einleitung
des von diesen Eingängen abhängigen Schritts einer nicht
dargestellten, verteilten Schrittkette notwendigen Signale vorhanden
sind. Dem ODER-Glied ist ein Funktionselement 11 zur Kommunikation
nachgeschaltet.
Durch das Signal am Ausgang des ODER-Glieds 10 wird das
Funktionselement zur Kommunikation 11 angesteuert, welches eine
Nachricht N1 aussendet. Diese Nachricht trägt, entsprechend codiert,
die Information, daß die Bedingungen am Bedingungsbaustein erfüllt
sind. Hier wie in den nachfolgenden Beispielen ist die Codierung der
Nachricht willkürlich gewählt und lediglich beispielhaft. Die konkreten
Protokolle sind natürlich vom jeweiligen Bussystem abhängig. Diese
Nachricht wird von Aktionsbausteinen empfangen, die unten näher be
schrieben sind. In Fig. 1 ist lediglich angedeutet, daß die Aktivierung
des zu den Transitionen gehörenden Schritt nicht mehr vom Bedin
gungsbaustein ausgeführt wird. In Verbindung mit konventionellen
Schrittkettenbearbeitungen können die Bedingungsbausteine genutzt
werden, um durch die Nachrichten das Weiterschalten von Transitionen
im Schrittkettenbearbeiten zu veranlassen.
Ein Aktionsbaustein AB ist in Fig. 2 dargestellt. Der Aktionsbaustein AB
empfängt über die Busleitung 29 die Nachricht N1 vom
Bedingungsbaustein BB. Diese Nachricht wird in einem Empfangs- und
Auswertebaustein 14 mit Nachrichten in einer Tabelle 15 verglichen. Bei
Übereinstimmung zwischen der Nachricht N1 und einem Eintrag in 15
wird ein entsprechender Ausgang, beispielhaft angegeben mit A, B oder
C, aktiviert. Dieses bewirkt ein Setzen oder Rücksetzen eines
Schrittmerkers 18, wobei zusätzliche Eingangssignale von Sensoren oder
Schaltern, beispielhaft angegeben mit 20 oder 21, berücksichtigt werden
können. Das Signal an 20 kann beispielhaft zum Verriegeln eines
Weiterschaltens des Schrittmerkers benutzt werden, das Signal 21 zum
erzwungenen Weiterschatten von Hand. Die Verknüpfungen der Bau
steine 16 und 17 sind nur beispielhaft angegeben.
Durch den gesetzten Schrittmerker 18 und gegebenenfalls durch
zusätzliche Aktivierungen oder Parameter vom Kommunikations- und
Auswertebaustein 14 wird ein Ausführungsbaustein 19 aktiviert.
Dieser Baustein bewirkt im einfachsten Fall ein Setzen bzw. Rücksetzen
des Ausgangs des Aktionsbausteins, wodurch beispielhaft dargestellt
ein Relais 22 bzw. ein Schütz beaufschlagt wird, durch den ein nicht
dargestellter Motor ein- bzw. ausgeschaltet wird. Weiterhin kann der
Ausführungsbaustein 19 übliche spezielle Ansteuerungen vornehmen,
wie beispielsweise das einmalige kurze Ansteuern von Relais 22 bei
Setzen des Schrittmerkers, das zeitverzögerte Ansteuern, oder das
Ansteuern, solange der Schrittmerker aktiv ist. Diese Möglichkeiten
sind beispielhaft in der Norm IEC 1131-3 angegeben und dort mit Qua
lifikatoren N, S, R, P, L, D, SD, DS und SL charakterisiert.
Eine vorteilhafte Erweiterung nach Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt.
Hierbei werden durch einen zusätzlichen Kommunikations- und
Auswertebaustein 23 Nachrichten ausgewertet, die ein Aktivieren des
Kommunikationsbausteins 12 über ein Flipflop 24 erlauben. Dieser
Baustein 23 arbeitet analog wie Baustein 14 mit einer hier nicht
dargestellten Tabelle, die relevante Nachrichten enthält. Trifft eine
entsprechende Nachricht N2 ein, so wird das Flipflop 24 gesetzt und
erlaubt ein Arbeiten des Kommunikationsbausteins 12. Erkennt dieser zu
einem beliebigen Zeitpunkt das Vorliegen der Bedingung für den
Bedingungsbaustein am ODER-Glied 10, so wird die Nachricht N1
gesendet und das Flipflop 24 zurückgesetzt. Dadurch wird ein erneutes
Senden von Nachrichten N1 vermieden, wenn die Bedingung vom
Bedingungsbaustein BB für das Fortschalten von Schritten nicht mehr
bedeutungsvoll ist und somit die Busbelastung drastisch reduziert.
Eine vorteilhafte Erweiterung des Bedingungsbausteins nach Fig. 1 ist
in Fig. 4 dargestellt. Hierbei wird der Schrittmerker im
Bedingungsbaustein bearbeitet. Das Setzen des Schrittmerkers 18
erfolgt, wenn sowohl die Eingangsbedingungen, gegeben durch das
ODER-Glied 10 als auch eine vorherige Aktivierung durch den
Kommunikationsbaustein 23 erfolgte. Diese Verknüpfung ist durch das
UND-Glied 11 gegeben. Die Aktivierung durch den
Kommunikationsbaustein 23 erfolgt durch eine Auswertung von
Nachrichten N4, die vom jeweiligen Baustein, der den Vorgänger-Schritt
enthält, gesendet werden, mit Hilfe einer nicht dargestellten Tabelle,
wie in Fig. 6 beschrieben. Bei Erkennung der spezifischen Nachricht
wird im Kommunikationsbaustein ein Flipflop gesetzt und das UND-Glied
11 freigeschaltet. Das Setzen des Schrittmerkers 18 bewirkt nun, daß
ein Kommunikationsbaustein 12 aktiviert wird, welcher eine Nachricht N3
sendet. Diese Nachricht trägt die Information, daß der jeweilige Schritt
gesetzt wurde. Diese kann von anderen Bausteinen zum Rücksetzen
anderer Schrittmerker und zum Ansteuern von Aktionen ausgewertet
werden.
Eine vorteilhafte Erweiterung des Aktionsbausteins nach Fig. 2 ist in
Fig. 5 dargestellt. Hierbei wird durch den Ausführungsbaustein 19
zusätzlich zum Ansteuern des Relais 22 eine Nachricht ausgesendet.
Diese Nachricht kann genutzt werden, um anzuzeigen, daß die
entsprechende Aktion des Aktionsbausteins bearbeitet wurde. Dieses
kann beispielsweise angewendet werden, um verschiedene Aktionen zu
synchronisieren, um ein Weiterschalten von anderen Aktionsbausteinen
zu bewirken oder um die richtige Arbeitsweise des Aktionsbausteins AB
zu überwachen.
Eine Variante des Aktionsbausteins nach Fig. 2 ist in Fig. 6
dargestellt. Hierbei wird die Ausführungssteuerung 19 durch den
Kommunikations- und Auswertebaustein 14 angesteuert, ohne daß
explizit der Schrittmerker benutzt wird. Hierdurch kann direkt das
Setzen oder Rücksetzen bzw. das zeitgesteuerte Arbeiten der
Ausführungssteuerung 19 durch Nachrichten beeinflußt werden.
Vorteilhaft kann diese Variante angewendet werden, wenn mehrere
verteilte Aktionsbausteine einem Schritt zugeordnet sind und der
Schrittmerker in nur einem Aktionsbaustein enthalten ist. Die übrigen
Aktionsbausteine können nach Fig. 6 ausgeführt sein und durch
Nachrichten, wie beispielsweise Nachricht N3, angesteuert werden.
Desweiteren kann der Aktionsbaustein nach Fig. 6 auch sinnvoll
eingesetzt werden, wenn Teile der Schrittkettenbearbeitung
zusammengefaßt in einem anderen Steuerungsgerät abgearbeitet werden.
In diesem Fall kann der dezentral angeordnete Aktionsbaustein durch
Nachrichten der Schrittkettenbearbeitung direkt angesteuert werden.
Ein Ausführungsbeispiel kann diesbezüglich darin liegen, daß eine
zentrale Schrittkettenbearbeitung nach Stand der Technik genutzt wird
und ein Teil der Aktionen durch dezentrale Aktionsbausteine nach Fig.
6 realisiert sind. In diesem Fall muß die zentrale Schrittkettenbearbei
tung bei aktiven Schritten, die eine verteilte Aktion beeinflussen,
Nachrichten generieren, die von den dezentralen Aktionsbausteinen
ausgewertet werden. Eine weitere sinnvolle Anwendung ist gegeben,
wenn diese Aktionsbausteine mit Bedingungsbausteinen nach Fig. 4
kombiniert werden und demzufolge die Bearbeitung der Schrittmerker
ausschließlich in den Bedingungsbausteinen erfolgt.
Bausteine der oben beschriebenen Art für die Ablaufsteuerung eines
technischen Prozesses befinden sich, wie in Fig. 7 dargestellt, in meh
reren, räumlich entfernt voneinander angeordneten Steuereinheiten 31,
32, 33, die gemeinsam einer Ablaufsteuerung zugeordnet sind. Die
Steuereinheiten 31, 32, 33 die vorzugsweise programmierbare Steuerun
gen sind, stehen über einen Bus 29, z. B. einen seriellen, miteinander
in Verbindung. Die Steuereinheiten 31, 32, 33 arbeiten bei der Ausfüh
rung des Prozesses zusammen, d. h. Bedingungsbausteine und Aktions
bausteine können in den Steuereinheiten 31, 32, 33 zugleich arbeiten,
wenn dies vom Prozeß verlangt wird. In den Steuereinheiten 31, 32
sind jeweils Bedingungsbausteine vorhanden, von denen zur Erläute
rung der Wirkungsweise nur jeweils einer in jeder Steuereinheit dar
gestellt ist. Diese Bedingungsbausteine sind jeweils mit BB, BB' in den
Steuereinheiten bezeichnet. Die Steuereinheiten 32, 33 enthalten auch
Aktionsbausteine, wie sie vom Prozeß benötigt werden. In den
Steuereinheiten sind nur jeweils die mit AB, AB' bezeichneten Aktions
bausteine dargestellt. Weiterhin sind in den Steuereinheiten 31, 32 an
den Bedingungsbausteinen jeweils Eingänge dargestellt, die an Senso
ren des Prozesses angeschlossen aber nicht näher bezeichnet sind, da
die entsprechenden Eingänge im Zusammenhang mit dem
Bedingungsbaustein BB näher beschrieben sind. Auch die Aktionsbau
steine AB, AB' sind mit nicht näher bezeichneten Eingängen versehen,
deren Zweck und Wirkung im Zusammenhang mit dem Aktionsbaustein
AB beschrieben ist.
Die Verbindung der Bedingungsbausteine BB, BB' mit dem Bus 29 und
den Aktionsbausteinen AB, AB' in der jeweiligen Steuereinheit 31, 32, 33
ist durch weitere, nicht näher bezeichnete Pfeile dargestellt. Die
Aktionsbausteine AB, AB' sind jeweils mit Aktoren im Prozeß und mit
dem Bus 29 verbunden, was ebenfalls symbolisch durch nicht näher
bezeichnete Pfeile dargestellt ist.
Es sei angenommen, daß der Bedingungsbaustein BB in der
Steuereinheit 31 aufgrund der Signale an seinen Eingängen festgestellt
hat, daß alle Bedingungen für die Transition erfüllt sind. Dann gibt
der Bedingungsbaustein BB eine entsprechende Nachricht aus. Diese
Nachricht gelangt über den Bus 29 zu den Aktionsbausteinen AB, AB'.
In den Aktionsbausteinen AB, AB' ist jeweils vorgegeben, ob ein
Schrittwechsel vorgenommen werden muß und in welcher Art und Weise
Aktoren betätigt werden müssen. Die Aktionsbausteine AB, AB' werten
die vom Bedingungsbaustein BB gesendete Nachricht aus, indem sie
feststellen, ob das Ergebnis der Transition sie zum Setzen bzw.
Rücksetzen des Schrittmerkers und zur Ansteuerung von Aktoren
veranlaßt.
Es sei angenommen, daß der Aktionsbaustein AB' aufgrund der vom
Bedingungsbaustein BB ausgegebenen Ergebnisses eine Aktion einleiten
muß. Sobald der Aktionsbaustein AB' festgestellt hat, daß er eine
Aktion steuern muß, verarbeitet er die weiteren an seinen Eingängen
anstehenden Signale und gibt in Abhängigkeit vom Ergebnis
Steuersignale an Aktoren aus. Die Aktoren werden vielfach mit
Sensoren überwacht, die melden, wenn der entsprechende Aktor eine
Aktion ausgeführt hat. Die Sensorsignale werden wiederum von den
Bedingungsbausteinen BB, BB' verarbeitet.
Je nach dem Aufbau des Aktionsbausteins wird nach der Bearbeitung
oder Beendigung einer Aktion auch eine Meldung vom Aktionsbaustein
auf den Bus 29 übertragen. Diese Meldung aktiviert z. B. einen Be
dingungsbaustein zur Verknüpfung der an seinen Eingängen
anstehenden Signale. Die Bedingungsbausteine BB, BB' werten die
Meldungen z. B. des Aktionsbausteins AB' aus. Einer oder mehrere
Bedingungsbausteine führen dann die Verknüpfungsaufgaben aus und
melden das Ergebnis in Verbindung mit dem zugeordneten Schritt über
den Bus den Aktionsbausteinen AB, AB'.
Zur Ausführung eines Schrittablaufs arbeiten die in Fig. 7 darge
stellten Bausteine z. B. wie folgt zusammen: Der Bedingungsbaustein BB'
erkennt, daß alle Bedingungen seiner Eingänge erfüllt und sendet eine
entsprechende Nachricht auf den Bus 29. Der Aktionsbaustein AB in der
Steuereinheit erfaßt diese Nachricht und setzt seinen Schrittmerker zu
rück (ob über Bus oder über internen Speicher ist für das Prinzip un
erheblich). Der Aktionsbaustein AB' in der Steuereinheit 33 erkennt
ebenfalls die Nachricht und setzt seinen Schrittmerker und steuert eine
entsprechende Aktion. Nach Beendigung der Aktion sendet der Aktions
baustein AB' auf den Bus 29. Diese Nachricht aktiviert den Bedingungs
baustein BB, der daraufhin seine Eingangsbedingungen überwacht.
Wenn diese erfüllt sind, dann sendet der Bedingungsbaustein BB eine
dementsprechende Nachricht. Der Aktionsbaustein AB erkennt diese,
setzt Schrittmerker und führt eine entsprechende Aktion aus. Der Akti
onsbaustein AB' erkennt die Nachricht ebenfalls, setzt Schrittmerker
zurück und stoppt die Aktion (beispielsweise zeitverzögert). Anschlie
ßend kann ein Zyklus erneut erfolgen, um weitere Schritte zu aktivie
ren und Aktionen auszuführen.
Neben den in der Reihenfolge der Schrittkette nacheinander
auszuführenden Schritten gibt es Alternativverzweigungen,
Alternativzusammenführungen und Parallelverzweigungen sowie
Parallelzusammenführungen.
Bei einer Alternativverzweigung sind einem Schritt zwei mögliche
Transitionen zugeordnet. Folgt z. B. auf die vom Aktionsbaustein AB'
durchgeführte Aktion eine Alternativverzweigung, wird diese von den
entsprechenden Bedingungsbausteinen, z. B. BB und BB' realisiert.
Einer der Bedingungsbausteine BB bzw. BB' stellt fest, welche
Bedingung erfüllt ist, und regt über eine entsprechende Nachricht den
für die zugeordnete Aktion vorgesehenen Aktionsbaustein an. Bei einer
Alternativzusammenführung werden an zwei Meldungen über
ausgeführte Aktionen von einem entsprechend angeregten
Bedingungsbaustein weiterverarbeitet.
Bei einer Parallelverzweigung werden von einem Bedingungsbaustein
zwei Aktionsbausteine zur Prüfung der an ihren Eingängen
anstehenden Signale zum entsprechenden Setzen der Schrittmerker und
zur Ausführung der entsprechenden Aktionen beaufschlagt.
Eine Parallelzusammenführung besteht darin, daß von zwei
Aktionsbausteinen, die Aktionen gesteuert haben, ein Bedin
gungsbaustein mit zwei Eingängen für Meldungen von Aktions
bausteinen angeregt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß
die beiden Aktionsbausteine jeweils Nachrichten über ihre Abarbeitung
direkt an einen dritten Aktionsbaustein senden, der auf beide
Nachrichten wartet und nur dann seinen Schrittmerker setzt, wenn
beide Nachrichten eingetroffen sind.
Bei Verzweigungen und Zusammenführungen mit mehr als zwei Pfaden
gelten die Aussagen natürlich sinngemäß angewendet auf die
entsprechende Anzahl von Bausteinen. Eine Alternativverzweigung
beispielsweise in drei Schritte bedeutet, daß nach einem
Aktionsbaustein mindestens drei Bedingungsbausteine Bedingungen
prüfen und einer von ihnen ein Weiterschalten bewirkt.
In den Steuereinheiten 31, 32 sind Überwachungsbausteine 30, 30'
vorhanden, die die Übertragung von Nachrichten auf den Bus 29
überwachen. Wenn innerhalb einer vorgebbaren Zeitgrenze auf den Bus
29 keine Meldung von einem Bedingungs- oder Aktionsbaustein
übertragen wird, bedeutet dies, daß eine Störung oder Unterbrechung
des Prozeßablaufs vorliegt. Dies wird von den Bausteinen 30, 30'
gemeldet.
Die dabei ausgesendete Nachricht kann beispielsweise direkt von
Aktionsbausteinen ausgewertet werden, wobei ein Rücksetzen der
Aktoren bewirkt werden kann.
Claims (11)
1. Verfahren zur Ablaufsteuerung eines industriellen Prozesses mittels Schrittketten,
deren Schritte jeweils von Eingangsbedingungen abhängen, die von Bedingungs
bausteinen geprüft werden und in diesen Schritten Aktionsbausteine aktiviert werden,
welche Aktoren des Prozesses ansteuern, die mit räumlich verteilt angeordneten
Steuereinheiten verbunden sind, wobei die Bedingungsbausteine und die Aktions
bausteine verteilt auf die Steuereinheiten und dort selbständig ablauffähig sind und die
Bedingungsbausteine nach Beendigung der jeweiligen Prüfung der Eingangsbedingun
gen deren Ergebnisse mit Steuerfunktionen zum Aktivieren und/oder Deaktivieren und
Daten zur Übergabe von Parametern an die Aktionsbausteine senden, die diese
Steuerfunktionen derart auswerten, daß bei der Erfüllung der jeweiligen Eingangsbedin
gungen Steuersignale an die Aktoren ausgegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die übertragenen Steuerinformationen Überwachungszeiten, Betriebsmodi sowie
Qualifikationen umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktionsbausteine jeweils nach Ausführung einer Aktion dies den Bedingungs
bausteinen durch eine Meldung mitteilen.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bedingungs- und Aktionsbausteine Informationen zum Verhalten anderer
Bausteine enthalten, daß die Informationen verglichen werden und daß bei Nichtüber
einstimmung eine Korrektur oder Störungsbehandlung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die von den Aktionsbausteinen nach Bearbeitung oder
Beendigung der Aktionen ausgesendeten Meldungen Nachrichten
über einen prinzipiell möglichen Schrittwechsel enthalten.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aktionsbausteine zusätzliche Prozeßeingänge haben, die
von den Aktionsbausteinen auf Vorliegen von Bedingungen
geprüft werden, bevor oder während die zugeordneten Aktionen
ausgeführt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, der
daß in jeder Steuereinheit ein Baustein vorgesehen ist, der die
Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übertragungen zwischen
den verschiedenen Steuereinheiten überwacht und die jeweilige
Steuereinheit stillsetzt oder eine Störungsbehandlung startet,
wenn innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne keine Übertragung
von Nachrichten stattgefunden hat.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Aktionsbausteinen jeweils Schrittspeicher, vorhanden
sind, die in Abhängigkeit vom Inhalt der von den
Bedingungsbausteinen ausgesendeten Informationen gesetzt oder
zurückgesetzt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Bedingungsbausteinen jeweils Schrittspeicher
vorhanden sind, deren Inhalt zur gezielten Auswahl der für die
jeweiligen Schritte bestimmten Aktoren ausgewertet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl in den Bedingungsbausteinen als auch in den
Aktionsbausteinen Schrittspeicher vorgesehen sind, die in
gleicher Weise bei dem jeweils den Speichern zugeordneten
Schritten gesetzt und miteinander verglichen werden.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bearbeitungs- und Aktionsbausteine (BB, AB) kombiniert
mit konventionellen, zentralen Schrittkettenbearbeitungen einge
setzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995120538 DE19520538C2 (de) | 1995-06-03 | 1995-06-03 | Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995120538 DE19520538C2 (de) | 1995-06-03 | 1995-06-03 | Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19520538A1 DE19520538A1 (de) | 1996-12-05 |
DE19520538C2 true DE19520538C2 (de) | 2000-11-16 |
Family
ID=7763684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995120538 Expired - Fee Related DE19520538C2 (de) | 1995-06-03 | 1995-06-03 | Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19520538C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6795739B2 (en) | 2000-06-07 | 2004-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for organizing the execution of electronically controlled switching processes |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4134811A1 (de) * | 1991-10-22 | 1993-04-29 | Licentia Gmbh | Verfahren zur ablaufsteuerung der von verschiedenen aktoren auszufuehrenden arbeiten |
-
1995
- 1995-06-03 DE DE1995120538 patent/DE19520538C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4134811A1 (de) * | 1991-10-22 | 1993-04-29 | Licentia Gmbh | Verfahren zur ablaufsteuerung der von verschiedenen aktoren auszufuehrenden arbeiten |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JESSE/QUATSE: "Programmable Controllers of the Future" in Control Engineering, Januar 1986, Nr.1, S.59-62 * |
P. MÜLLER: "Kommunikation zwischen SPS in der Fabrikation" in Precision 10/1986, S.7-13 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6795739B2 (en) | 2000-06-07 | 2004-09-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for organizing the execution of electronically controlled switching processes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19520538A1 (de) | 1996-12-05 |
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