DE19703090C2 - Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) - Google Patents
Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)Info
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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Description
Die Erfindung betrifft ein Übungsgerät für eine speicherprogram
mierbare Steuerung (SPS) nach der Gattung des Anspruchs 1. Bis
her mußte eine solche Steuerung an die zu steuernde Anlage oder
Maschine angeschlossen werden, um entweder die Maschine oder An
lage oder die Steuerung zu testen oder daran zu üben. Neben dem
hier erforderlichen großen Aufwand bestand insbesondere beim Ü
ben die Gefahr, daß durch Fehlbedienungen oder Fehlfunktionen
die Maschine oder Anlage beschädigt wurde.
Aus der DE 42 36 247 ist zwar bereits eine Einrichtung zur Pro
grammierung und Bedienung einer speicherprogrammierbaren Steue
rung für eine Maschine oder dergleichen bekannt, bei der eben
falls eine Nachbildung auf dem Bildschirm eines Computers er
folgt, jedoch betrifft dort diese Nachbildung lediglich die Be
dienungseinheit für die speicherprogrammierbare Steuerung. Diese
bekannte Einrichtung dient lediglich zum Programmieren und Um
programmieren der speicherprogrammierbaren Steuerung, wobei eine
Umschaltung zwischen Programmiermodus und Bedienungsmodus mög
lich ist. Ein Test der speicherprogrammierbaren Steuerung in
Verbindung mit der zu steuernden Maschine oder Anlage ist nicht
vorgesehen oder aber die speicherprogrammierbare Steuerung muß
wiederum mit einer realen Maschine oder Anlage verbunden werden,
wobei die eingangs genannten Nachteile auftreten.
Ein aus der DE 44 07 987 A1 bekanntes Prozeßsimulationssystem
für speicherprogrammierbare Steuerungen der eingangs genannten
Gattung enthält keine Projekt- bzw. Programmbibliothek, durch die
eine simulierte Maschine oder Anlage erstellt oder modifiziert
werden kann. Beispielsweise können auf dem Bildschirm darge
stellte fiktive Aktoren und Sensoren nicht wirklichkeitsgetreu
durch Steuersignale betätigt werden bzw. es können keine ent
sprechenden Sensorsignale und Rückmeldungen an die speicherpro
grammierbare Steuerung abgegeben werden. Weiterhin sind auch
keine Mittel zur Veränderung, Hinzufügung und Entfernung von Ak
toren und Sensoren vorgesehen, so daß die Übungsmöglichkeiten
relativ umständlich sind und ein wirklichkeitsgetreues Betreiben
und Verändern einer solchen Anlage zu Übungszwecken oder Test
zwecken kaum oder nur unzulänglich realisierbar ist.
Ein aus der DE 34 31 076 C2 bekanntes Verfahren und eine Anord
nung zur Simulation einer Prozeßsteuerung für Schulungs- und
Ausbildungszwecke verwendet Simulatoren zum Aufbau einer zu
steuernden fiktiven Anlage oder Maschine. Der Aufbau durch ein
zelne Simulationsschaltungen arbeitet und wirkt zum einen von
der Darstellung und vom Funktionsablauf her wenig wirklichkeits
getreu und vermittelt dem Betreiber auch keine wirklichkeitsge
treue Wiedergabe der simulierten Maschine und Anlage. Es ist
weiterhin nicht möglich, Aktoren und Sensoren schnell und ein
fach zu verändern, hinzuzufügen und zu entfernen bei gleichzei
tiger automatischer Anpassung der entsprechenden Funktionen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein
Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steuerung zu schaf
fen, bei dem auf eine reale zu steuernde Anlage oder Maschine
vollständig verzichtet werden kann und bei dem dennoch reali
tätsnahe Übungen und Tests auf einfache Weise möglich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Übungsgerät können alle Funktionen und
Komponenten der zu betreibenden Maschine oder Anlage wirklich
keitsgetreu getestet werden, bzw. an dieser Maschine oder Anlage
kann wirklichkeitsgetreu geübt werden, ohne daß die reale Anlage
oder Maschine selbst dazu erforderlich wäre. Diese Maschine oder
Anlage wird erfindungsgemäß auf dem Bildschirm des Computers
bzw. im Computer emuliert und kann wie eine reale Maschine oder
Anlage betrieben werden, d. h. die auf dem Bildschirm dargestell
te Maschine oder Anlage reagiert auf Steuerbefehle wie eine rea
le Maschine oder Anlage und der Computer gibt auch entsprechend
dem Betriebszustand in der Darstellung reale Sensorsignale an
die speicherprogrammierbare Steuerung ab. In vorteilhafter Weise
können dabei durch die Projektbibliothek auch verschiedene Ma
schinen oder Anlagen realisiert werden, so daß Tests und Übungen
mit verschiedenen speicherprogrammierbaren Steuerungen möglich
sind, die jeweils für verschiedene Maschinen oder Anlagen vorge
sehen sind. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit der Verän
derung und Modifikation der jeweils auf dem Bildschirm mittels
einer Projektbibliothek dargestellten Maschine oder Anlage, wo
durch auch in einfacher Weise Aktoren und Sensoren verändert,
hinzugefügt und entfernt werden können. Hierdurch können schnel
le Anpassungen durchgeführt oder Variationen getestet werden.
Die Emulation der zu steuernden Maschinen oder Anlagen ist ge
nauso unabhängig von der jeweiligen speicherprogrammierbaren
Steuerung, wie die zu steuernden Anlagen selbst. Die Anwender
programme müssen nicht konvertiert werden, da die Programme für
den Emulator und die Anlage völlig gleich sind. Diese Emulation
mit dem erfindungsgemäßen Übungsgerät bietet allen Anwendern die
gleiche Arbeitsweise wie bei der Inbetriebnahme einer realen Ma
schine oder Anlage. Die Arbeitsweise der Emulation ist daher
sehr leicht zu verstehen. Das Übungsgerät eignet sich nicht nur
zum Test von speicherprogrammierbaren Steuerungen oder zu Übun
gen an speicherprogrammierbaren Steuerungen sondern kann auch
als Vorführgerät für Fachberater und Kunden eingesetzt werden.
Es können auch sehr kritische Situationen und Abläufe emuliert
werden, die bei einer realen Anlage zu Beschädigungen oder De
fekten führen könnten.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführte Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1
angegebenen Übungsgeräts möglich.
In vorteilhafter Weise sind Mittel zur Simulation von manuellen
Eingriffen der jeweils auf dem Bildschirm dargestellten Maschine
oder Anlage vorgesehen. Besonders einfach und schnell ausführbar
werden Manipulationen, wenn die Mittel zur Simulation, Verände
rung und Modifikation als mit dem Computer in Wirkverbindung
stehende Maus ausgebildet sind. Eine Demontage eines Aktors oder
eines Sensors kann beispielsweise durch einfaches Anklicken mit
dem Mauszeiger erfolgen. Das entsprechende Sensorsignal ver
schwindet dann sofort von der Schnittstelle.
Im Computer ist zweckmäßigerweise ein Programm zur Nachbildung
des mechanischen und physikalischen Verhaltens der jeweils abgebildeten
Maschine oder Anlage enthalten, so daß die Tests
oder Übungen sehr wirklichkeitsnah durchgeführt werden können.
Zur Auswahl der gewünschten Maschine oder Anlage sind insbeson
dere als Menüsteuerung ausgebildete Mittel vorgesehen, so daß
ein einfacher und schneller Wechsel zwischen verschiedenen zu
steuernden Maschinen oder Anlagen möglich ist.
Zusätzlich können noch in vorteilhafter Weise Steuermittel zur
Abbildung einer Bedienungsstation oder von Bedienungselementen
für die jeweils ausgewählte Maschine oder Anlage vorgesehen
sein, wobei auch die entsprechenden Bedienelemente in vorteil
hafter Weise über den Mauszeiger betätigt werden können.
Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle enthält Schraubklemmen
oder Steckverbindungen zum Anschluß der speicherprogrammierba
ren Steuerung, so daß diese wie an eine reale Maschine ange
schlossen werden kann. Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle be
sitzt noch einen Signalumsetzer, um eine entsprechende Umset
zung der Signale der speicherprogrammierbaren Steuerung in für
den Computer verwertbare Signale und umgekehrt zu bewirken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar
gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine an einen Computer angeschlossene
speicherprogrammierbare Steuerung in einer schematischen Dar
stellung, wobei auf dem Bildschirm des Computers eine zu steuernde
Maschine und ein entsprechendes Bedienpult abgebildet
sind.
Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel
ist an einem Computer 10 in üblicher Weise ein Bildschirm 11,
eine Tastatur 12 und eine Maus 13 angeschlossen. Bei diesem
Computer handelt es sich beispielsweise um einen PC. Weiterhin
ist eine üblicherweise an einem solchen Computer 10 angeordnete
serielle oder parallele Schnittstelle 14 über eine Eingangs-
/Ausgangs-Schnittstelle 15 mit einer speicherprogrammierbaren
Steuerung 16 verbunden, die im folgenden verkürzt mit SPS 16
bezeichnet wird. Diese SPS 16 dient zur Steuerung einer Ma
schine oder einer Anlage und wird so an die Eingangs-/Ausgangs-
Schnittstelle 15 angeschlossen, wie wenn es sich hierbei um die
zu steuernde Maschine oder Anlage handelt würde, d. h. der An
schluß erfolgt über nicht dargestellte Schraubklemmen oder
Steckverbindungen.
Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 dient zur Umsetzung der
Steuersignale der SPS 16 an die erforderlichen Signalpegel für
den Computer 10 und umgekehrt zur Umsetzung von im Computer 10
erzeugten Sensorsignale an den für die SPS 16 erforderlichen
Signalpegel.
Der Computer 10 und seine Komponenten stellen ein Übungsgerät
dar, mit Hilfe dessen die SPS 16 getestet oder vorgeführt wer
den kann oder mit Hilfe dessen an der SPS 16 geübt werden kann.
Der Computer 10 enthält dabei in Form von Software eine Projektbibliothek,
die verschiedene Maschinen oder Anlagen enthält
(es kann auch nur eine sein), die von der jeweiligen SPS 16 ge
steuert werden sollen. Mit Hilfe der Tastatur 12 oder der Maus
13 wird über ein Menüprogramm die zur jeweiligen SPS 16 gehö
rende Maschine oder Anlage ausgewählt, die dann auf dem Bild
schirm 11 erscheint. Im vorliegenden Falle zeigt der Bildschirm
11 eine Werkzeugmaschine 17 und eine entsprechende Bedienungs
station 18. Diese kann auch entfallen, wenn sie in realer Form
an der SPS 16 angeordnet ist.
Ein im Computer 10 enthaltenes Emulationsprogramm bildet das
mechanische und physikalische Verhalten der Werkzeugmaschine 17
oder einer anderen durch das Menü ausgewählten Maschine oder
Anlage wirklichkeitsgetreu nach, so daß jeweils auf einen ent
sprechenden Steuerbefehl seitens der SPS 16 hin die entspre
chende Bewegung oder Reaktion an der abgebildeten Werkzeugma
schine 17 wirklichkeitsgetreu erfolgt. Solche Bewegungen oder
Reaktionen sind beispielsweise Drehbewegungen von Spannfuttern,
Betätigungen von Arbeitszylindern, Schrittmotoren und Vorschü
ben, Werkzeugeinstellungen und Auswechselungen sowie bei kom
fortablen Ausführungen auch die Auswirkungen und Einwirkungen
auf zu bearbeitende Werkstücke. Entsprechend den gesteuerten
Bewegungen erzeugt das Emulationsprogramm Sensorsignale und
gibt sie über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 an die
SPS 16 ab. Auch die Erzeugung dieser Sensorsignale erfolgt
wirklichkeitsgetreu, so daß die SPS 16 arbeitet, wie wenn sie
an einer realen Maschine angeschlossen wäre. Solche Sensorsi
gnale sind beispielsweise Drehgeschwindigkeiten, Vorschubgeschwindigkeiten,
Endschalterbetätigungen, Temperaturen, Positi
onssignale oder dergleichen.
Die Bedienung der SPS 16 erfolgt entweder durch eine nicht dar
gestellte Bedienungstastatur oder durch nicht dargestellte Be
dienungselemente an der SPS 16 oder über die Bedienungsstation
18 auf dem Bildschirm 11. Diese kann beispielsweise mittels ei
nes Mauszeigers 19 durch die Maus 13 oder durch die Tastatur 12
bedient werden. Die entsprechenden Bedienungssignale werden
dann über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 der SPS 16
zugeführt und lösen dort die entsprechenden Steuersignale aus.
Alternativ oder zusätzlich kann über die Bedienungsstation 18
auch direkt auf die dargestellte Werkzeugmaschine 17 eingewirkt
werden, wobei die ausgelösten Bewegungen der SPS 16 gemeldet
und von dieser kontrolliert werden.
Eine Betätigung von Aktoren an der Werkzeugmaschine 17, bei
spielsweise von Arbeitszylindern, Vorschubantrieben oder Dreh
antrieben kann auch direkt durch den Mauszeiger 19 erfolgen,
indem dieser auf den entsprechenden Aktor gerichtet und die Be
tätigung durch ein entsprechendes Anklicken der Maus 13 ausge
löst wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt der Maus
zeiger 19 auf einen Arbeitszylinder 20. Hierdurch können ma
nuelle Eingriffe auf den Bewegungsablauf der Werkzeugmaschine
17 emuliert werden.
Der Mauszeiger kann auch dazu verwendet werden, die dargestell
te Werkzeugmaschine 17 oder eine andere ausgewählte Maschine
oder Anlage zu verändern und zu modifizieren. Beispielsweise
können Aktoren und Sensoren hinzugefügt oder entfernt werden,
indem der Mauszeiger 19 jeweils darauf gerichtet und die Maus
in einer bestimmten Weise betätigt wird, z. B. Betätigung der
linken und/oder rechten Maustaste, Doppelklick oder derglei
chen. Wird ein Sensor oder ein entsprechender Aktor entfernt,
so entfällt dadurch automatisch das entsprechende Sensorsignal
und das Emulationsprogramm geht nunmehr von einer Werkzeugma
schine ohne diesen Sensor oder Aktor aus. Auf ähnliche Weise
kann ein Aktor oder Sensor hinzugefügt werden, wobei das Emu
lationsprogramm dann automatisch das zugehörige Sensorsignal
erzeugt.
In weiterer Ausbildung kann das Emulationsprogramm auch einen
Tongenerator ansteuern, um entsprechend den dargestellten Bewe
gungen die zugehörigen Geräusche zu erzeugen. Die mechanischen
Eigenschaften der realen Anlagen, wie z. B. ein Stau von Werk
stücken bei einer Station, eine Bewegungsbehinderung eines
Rundschalttisches oder dergleichen können im Emulationsprogramm
ebenfalls berücksichtigt werden.
Die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 15 kann in an sich bekann
ter Weise auch optische Anzeigeelemente, wie Leuchtdioden auf
weisen, um die Anschlußkonfiguration und/oder die jeweils an
liegenden Signale zu visualisieren.
Claims (8)
1. Übungsgerät für eine speicherprogrammierbare Steue
rung (SPS), die über eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle
(15) mit einem Computer (10) verbindbar ist, welcher zur Dar
stellung wenigstens einer durch die speicherprogrammierbare
Steuerung (16) wirklichkeitsgetreu auf einem Bildschirm (11)
zu betreibenden Maschine (17) oder Anlage ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Computer (10) Steuermittel
zur wirklichkeitsgetreuen Betätigung von Aktoren (20) in der
jeweiligen Darstellung durch die seitens der speicherprogram
mierbaren Steuerung (16) an der Eingangs-/Ausgangs-Schnitt
stelle (15) angelegten entsprechenden Steuersignale sowie
Mittel zur Bildung von wirklichkeitsgetreuen Sensorsignalen
von in der Darstellung vorhandenen Sensoren besitzt, wobei
diese Sensorsignale über die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle
(15) der speicherprogrammierbaren Steuerung (16) zuführbar
sind, und daß Mittel zur Veränderung und Modifikation der je
weils auf dem Bildschirm (11) mittels einer Projektbibliothek
dargestellten Maschine (17) oder Anlage vorgesehen sind, die
zur Veränderung, Hinzufügung und Entfernung von Aktoren (20)
und Sensoren ausgebildet sind.
2. Übungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß Mittel zur Simulation von manuellen Eingriffen vor
gesehen sind, die zur manuellen Bedienung von Einzelelementen
ausgebildet sind.
3. Übungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittel als mit dem Computer in Wirkverbin
dung stehende Maus (13) ausgebildet sind.
4. Übungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß im Computer (10) ein Pro
gramm, insbesondere ein Emulationsprogramm, zur Nachbildung
des mechanischen und physikalischen Verhaltens der jeweils
abgebildeten Maschine oder Anlage enthalten ist.
5. Übungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere als Menüsteue
rung ausgebildete Mittel zur Auswahl der gewünschten Maschine
(17) oder Anlage vorgesehen sind.
6. Übungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel zur Abbildung
einer Bedienungsstation (18) oder von Bedienungselementen für
die jeweils ausgewählte Maschine (17) oder Anlage vorgesehen
sind.
7. Übungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs-/Ausgangs-
Schnittstelle (15) Schraubklemmen oder Steckverbindungen zum
Anschluß der speicherprogrammierbaren Steuerung (16) auf
weist.
8. Übungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs-/Ausgangs-
Schnittstelle (15) einen Signalumsetzer, insbesondere eine
Signalanpassungsstufe besitzt.
Priority Applications (1)
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