DE19834943A1 - Automation system for production plant process - Google Patents

Abstract

The automation system has process monitoring sensors (S) and actuators (A) combined in a function group (FG), with an autonomous function module (FGFB) for each function group, controlled by a respective control programme. The relevant data for control of each function group is entered via a data module (FGDB) associated with the function module. An address list holds the function group addresses in the corresponding sequence for the operating programme is generated automatically upon each fresh start of the automation system, or the individual function groups, with corresponding handling of the associated data, for entry in further lists.

Description

Die Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem, bei dem prozeßnahe Sensoren und Aktoren zu Funktionseinheiten und ggf. Funktionseinheiten zu Funktionsgruppen und Funktions­ gruppen zu Funktionsbereichen zusammengefaßt sind, wobei die Funktionseinheiten und ggf. die Funktionsgruppen und Funk­ tionsbereiche Strukturelemente der Automatisierungsstruktur des Automatisierungssystems bilden, wobei jedes Struktur­ element autark von jeweils einem zugeordneten Funktionsbau­ stein mit einem darin enthaltenen Steuerprogramm gesteuert wird und wobei die zur Steuerung des jeweiligen Strukturele­ ments relevanten Daten in einem dem jeweiligen Funktions­ baustein zugeordneten Datenbaustein abgelegt sind.The invention relates to an automation system in which process-related sensors and actuators to functional units and if necessary functional units for functional groups and functional groups are grouped into functional areas, the Functional units and, if applicable, the functional groups and radio Structural elements of the automation structure form the automation system, each structure element self-sufficient from an assigned functional building stone controlled with a control program contained therein and is used to control the respective structural relevant data in a function data block assigned to the block are stored.

Die primäre Funktion eines Automatisierungssystems besteht in der Steuerung eines Prozesses in einer Anlage, beispielsweise eines Produktionsprozesses in einer Produktionsanlage. Hierzu werden in dem Automatisierungssystem aus dem Prozeß Signale mittels Sensoren erfaßt und zu Steuersignalen verarbeitet, mit denen dann Aktoren zur Prozeßbeeinflussung angesteuert werden. Dabei sind Sensoren und Aktoren, die bezüglich ihrer räumlichen Anordnung und/oder funktionell eine Einheit bil­ den, zu Funktionseinheiten zusammengefaßt, deren Steuerung jeweils durch einen Funktionsbaustein mit einem darin ablau­ fenden Steuerprogramm erfolgt; jedem Funktionsbaustein ist jeweils ein Datenbaustein zugeordnet, der die zur Steuerung der Funktionseinheit erforderlichen Daten enthält. Die Auto­ matisierungsaufgabe erfordert z. T. die Zusammenfassung der Funktionseinheiten zu Funktionsgruppen und diese wiederum zu Funktionsbereichen ähnlich dem mechanischen Anlagenaufbau, sei es räumlich und/oder funktionell zusammenhängend, d. h., es ist eine mehrstufige Hierarchie erforderlich. The primary function of an automation system is: the control of a process in a plant, for example a production process in a production plant. For this become signals in the automation system from the process detected by sensors and processed into control signals, with which actuators are then controlled to influence the process become. There are sensors and actuators with regard to their spatial arrangement and / or functionally one unit bil which, combined into functional units, their control each by a function block with a blue in it fenden control program takes place; every function block One data block each is assigned to control contains the necessary data of the functional unit. The car Matisation task requires z. T. the summary of Functional units to functional groups and these in turn Functional areas similar to the mechanical system structure, be it spatially and / or functionally related, d. H., a multi-level hierarchy is required.  

Eine sekundäre Funktion des Automatisierungssystems besteht in der Diagnose von Störfällen und der Meldung von Prozeß-/ Anlagenzuständen und/oder deren Visualisierung. Die hierzu erforderlichen Daten werden in unterschiedlichen Listen be­ reitgestellt, die bisher manuell eingegeben wurden; die für die hierarchische Struktur notwendigen Daten mußten über in aufwendiger Weise manuell erstellte Programme rangiert und aufbereitet werden.There is a secondary function of the automation system in the diagnosis of malfunctions and the reporting of process / Plant states and / or their visualization. The for this required data are stored in different lists provided that were previously entered manually; the for the hierarchical structure needed data about in Manually created programs are ranked and laboriously be processed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Listen und die Datenaufbereitung bei einer hierarchischen Struktur ohne Programmieraufwand zu erstellen.The invention is based, such lists and the task data preparation with a hierarchical structure without To create programming effort.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Automatisierungssystem eine Adreßliste vorhanden ist, in die automatisch beim Neustart des Automati­ sierungssystems oder einzelner Strukturelemente durch die Funktionsbausteine und in der Reihenfolge ihres programmgemä­ ßen Aufrufs Adressen der Strukturelemente eingetragen werden und daß nach dem Inhalt der Adreßliste vorgegebene Daten aus den so adressierten Datenbausteinen nach vorgegebenen Krite­ rien, insbesondere den Kriterien Melden und Visualisieren, zusammengefaßt und in weitere Listen eingetragen werden, die Grundlage für eine Weiterverarbeitung der darin enthaltenen Daten entsprechend den vorgegebenen Kriterien sind. Der Vor­ teil des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems besteht darin, daß es die zur Erfüllung der erwähnten sekundären Funktion erforderlichen Listen automatisch generiert und ak­ tualisiert.According to the invention the object is achieved in that an address list for the automation system mentioned at the beginning is present automatically in the restart of the automati system or individual structural elements through the Function blocks and in the order of their program The opening addresses of the structure elements are entered and that according to the content of the address list predetermined data the data blocks addressed in this way according to specified criteria rien, especially the criteria reporting and visualization, summarized and entered in further lists, the Basis for further processing of the contained therein Data are according to the given criteria. The before part of the automation system according to the invention in that it is the one required to fulfill the secondary mentioned Function required lists automatically generated and ak updated.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen To further explain the invention, the following is based on the figures of the drawing are referred to; show in detail  

Fig. 1 eine aus Sensoren und Aktoren bestehende Funktions­ einheit mit einem sie steuernden Funktionsbaustein und Datenbaustein, Fig. 1 a, consisting of sensors and actuators functional unit with a controlling them function block and data block,

Fig. 2 ein Beispiel für die mechanische und programmtech­ nische Struktur eines Automatisierungssystems, Fig. 2 shows an example for the mechanical and programmtech African structure of an automation system,

Fig. 3 ein Beispiel für die Steuerung einer Vielzahl von Strukturelementen des Automatisierungssystems mit unterschiedlichen Listen zur Bereitstellung von Daten zum Melden und Visualisieren und Fig. 3 shows an example for the control of a plurality of structural elements of the automation system with different lists for providing data to reporting and visualizing and

Fig. 4 ein Beispiel für die in dem Automatisierungssystem erfolgende Datenaufbereitung zum Melden und Visuali­ sieren. Fig. 4 shows an example of data processing in the automation system for reporting and visualizing.

Fig. 1 zeigt mehrere prozeßnahe Sensoren S und Aktoren A, die funktionell und/oder räumlich eine Einheit bilden und da­ her steuerungsmäßig zu einer Funktionseinheit FE zusammenge­ faßt sind. Die Steuerung der Funktionseinheit FE erfolgt au­ tark durch einen zugehörigen Funktionsbaustein FEFB, der das dazu notwendige Steuerprogramm enthält. Dieses bzw. der Funk­ tionsbaustein FEFB ist mit allen notwendigen Signalen und Daten parametriert, wobei die Parameter die einzige Schnitt­ stelle zum Prozeß oder zu anderen Objekten sind. Das Steuer­ programm bzw. der Funktionsbaustein FEFB ist also nur durch seine Parameterschnittstellen beeinflußbar. Die Signale und Instanzdaten sind einmalig parametriert, wobei der statische Anteil beim Neustart einmalig in einen dem Funktionsbaustein FEFB zugeordneten Datenbaustein FEDB eingetragen und der dynamische Anteil von dem Funktionsbaustein FEFB ständig aus­ gewertet und in den Datenbaustein FEDB eingetragen wird. Da­ mit sind alle relevanten Daten, die zur Steuerung der Funk­ tionseinheit FE benötigt werden, in dem zugeordneten Daten­ baustein FEDB enthalten. Fig. 1 shows a number of process-related sensors S and actuators A, which form a unit functionally and / or spatially and since her control are summarized to form a functional unit FE. The FE functional unit is controlled independently by an associated FEFB function block, which contains the necessary control program. This or the FEFB function block is parameterized with all the necessary signals and data, the parameters being the only interface to the process or other objects. The control program or the function block FEFB can therefore only be influenced by its parameter interfaces. The signals and instance data are parameterized once, with the static part being entered once in a data block FEDB assigned to the function block FEFB and the dynamic part being continuously evaluated by the function block FEFB and being entered in the data block FEDB. With all relevant data that are required to control the functional unit FE are contained in the assigned data block FEDB.

Der Funktionsbaustein FEFB bearbeitet mit den von den Senso­ ren S kommenden Signalen der Eingangsparameter und den abge­ speicherten Zuständen aus dem Datenbaustein FEDB das Steuer­ programm, wobei der Zustand aller Signale überwacht wird, Be­ triebs-, Status- und Störmeldungen gebildet werden, die Be­ dienung durch die Visualisierung übernommen wird und Bedie­ nerhinweise gesetzt werden. Alle relevanten Daten werden dann geordnet in dem Datenbaustein FEDB abgelegt; Steuersignale für die Aktoren A werden auf die Ausgangsparameter gegeben.The FEFB function block processes with those from the Senso Ren S coming signals of the input parameters and the  saved states from the data block FEDB the control program, the status of all signals being monitored, Be drive, status and fault messages are formed, the Be service is taken over by the visualization and operation notes are set. All relevant data will then be stored in order in the FEDB data block; Control signals for the actuators A, the output parameters are given.

Bei mehreren Funktionseinheiten FE besitzt jeder zugehörige Funktionsbaustein FEFB die gleiche Struktur. Alle Parameter werden einheitlich bezeichnet, wobei die Beschreibung der Parameterschnittstellen und der Funktion in dem Funktions­ baustein FEFB enthalten sind.If there are several FE functional units, each has an associated one Function block FEFB the same structure. All parameters are referred to uniformly, the description of Parameter interfaces and the function in the function module FEFB are included.

Der Datenbaustein FEDB enthält alle relevanten Daten der Funktionseinheit FE. Da in ihm alle binären Zustände, Be­ triebswerte und Meldungen gespeichert sind, ist der Datenbau­ stein FEDB Schnittstelle zu allen internen Funktionen des Automatisierungssystems, wie beispielsweise Melden, Visuali­ sieren und Bedienen.The data block FEDB contains all relevant data of the Functional unit FE. Since in it all binary states, Be drive values and messages are saved, is the data construction stein FEDB interface to all internal functions of the Automation system, such as reporting, Visuali operate and operate.

Der Datenaufbau aller Funktionseinheiten FE ist einheitlich und allgemein gültig strukturiert. Hierzu besteht der jewei­ lige Datenbaustein FEDB aus Identifikations-, Zeiger- und variablen Daten. Die Identifikationsdaten beinhalten eine acht ASCII-Zeichen lange Kurzbezeichnung der Funktionseinheit FE, die Funktionsgruppenadresse, den Funktionsgruppentyp, eine Variantenkennung und die Hierarchiezuordnung. Die Zeiger verweisen auf Lage und Menge variabler Daten. Die Variablen bestehen aus den Statusmeldungen, den Stör- und Betriebsmel­ dungen, den Bedienbits und Bedienhinweisen sowie den Spei­ cherbits, den Betriebswerten und den Timern.The data structure of all functional units FE is uniform and structured in a generally applicable way. There is the respective current data block FEDB from identification, pointer and variable data. The identification data include a Eight ASCII characters short description of the functional unit FE, the function group address, the function group type, a variant identifier and the hierarchy assignment. The pointers refer to the location and amount of variable data. The variables consist of the status messages, the malfunction and operational messages the operating bits and operating instructions as well as the memory cherbits, operating values and timers.

Fig. 2 zeigt auf der linken Seite ein Beispiel für die me­ chanische- Struktur eines Automatisierungssystems, bestehend aus den Funktionseinheiten FE, übergeordneten Funktionsgrup­ pen FG und Funktionsbereichen FB, zusammengefaßt in einer Gesamtanlage GA. Dabei kann grundsätzlich eine Funktionsgrup­ pe KG oder ein Funktionsbereich FB auch selbst eine Funkti­ onseinheit FE sein, wenn nämlich der betreffenden Funktions­ gruppe FG bzw. dem Funktionsbereich FB keine Funktionseinheit FE untergeordnet ist. Die Funktionseinheiten FE, Funktions­ gruppen FG, Funktionsbereiche FB und Gesamtanlage GA stellen Strukturelemente der Struktur des Automatisierungssystems dar. Auf der rechten Seite ist die programmtechnische Struk­ tur als Abbild der mechanischen Struktur dargestellt, die dieselbe Gliederung aufweist. Dabei sind den Funktionsein­ heiten FE, Funktionsgruppen FG, Funktionsbereichen FB und der Gesamtanlage GA jeweils Funktionsbausteine FEFB, FGFB, FBFB, GAFB und Datenbausteine FEDB, FGDB, FBDB, GADB zugeordnet. Diese programmtechnische Struktur wird in einer in Fig. 3 gezeigten Steuerebene SE realisiert. Fig. 2 shows on the left side an example of the mechanical structure of an automation system, consisting of the functional units FE, superordinate functional groups FG and functional areas FB, combined in an overall system GA. In principle, a functional group KG or a functional area FB can itself also be a functional unit FE, if namely no functional unit FE is subordinate to the relevant functional group FG or the functional area FB. The functional units FE, functional groups FG, functional areas FB and overall system GA represent structural elements of the structure of the automation system. On the right side, the program structure is shown as an image of the mechanical structure, which has the same structure. The function units FE, function groups FG, function areas FB and the overall system GA are each assigned function blocks FEFB, FGFB, FBFB, GAFB and data blocks FEDB, FGDB, FBDB, GADB. This programming structure is implemented in a control level SE shown in FIG. 3.

Fig. 3 zeigt den zwischen der Prozeß ebene PE und einer Ebene PG mit peripheren Geräten, wie Handbediengerät, Visualisie­ rungsbildschirm, Warte für Meldungen, liegenden Teil des Au­ tomatisierungssystems in Form einer 3-Ebenen-Struktur, die die oben erwähnte Steuerebene SE, eine Konzentratorebene KE und eine Modulebene ME umfaßt. In der Steuerebene SE, die u. a. die Funktionsbausteine FEFB, FGFB, FBFB und Datenbau­ steine FEDB, FGDB, FBDB enthält, erfolgt das autarke Steuern der Strukturelemente FE, FG, FB und GA des Automatisierungs­ systems. In der Konzentratorebene KE werden, wie im folgenden noch erläutert wird, Daten der Strukturelemente FE, FG, FB und GA nach verschiedenen Kriterien, wie Melden, Visualisie­ ren, automatisch in Listen ADRL, STRL, MLDL zusammengefaßt. In der Modulebene ME liegen die Kammunikationsschnittstellen KS zwischen den Listendaten der Strukturelemente FE, FG, FB und GA und den peripheren Geräten. Fig. 3 shows the between the process level PE and a level PG with peripheral devices, such as hand-held control device, visualization screen, waiting for messages, lying part of the automation system in the form of a 3-level structure, the above-mentioned control level SE, one Concentrator level KE and a module level ME comprises. In the control level SE, which contains the function blocks FEFB, FGFB, FBFB and data blocks FEDB, FGDB, FBDB, among other things, the structural elements FE, FG, FB and GA of the automation system are controlled independently. In the concentrator level KE, as will be explained in the following, data of the structural elements FE, FG, FB and GA are automatically summarized according to various criteria, such as reporting, visualization, in lists ADRL, STRL, MLDL. In the module level ME, the communication interfaces KS lie between the list data of the structural elements FE, FG, FB and GA and the peripheral devices.

Fig. 4 verdeutlicht die standardisierte Datenaufbereitung zum Melden und Visualisieren. Neben den die Steuerprogramme für die Strukturelemente FE, FG, FB und GA enthaltenden Funk­ tionsbausteinen FEFB, FGFB,. . . und den die Daten der Struk­ turelemente FE, FG, FB, GA enthaltenden Datenbausteinen FEDB, FGDB,. . . sind die Adreßliste ADRL, Strukturliste STRL sowie die Meldeliste MLDL dargestellt, die Bestandteile der in Fig. 2 gezeigten Konzentratorebene KE sind. Die Adreßliste ADRL ist Grundlage zum Aufbau der Strukturliste STRL und der Meldeliste MLDL und enthält hierzu Adressen der Strukturele­ mentedaten in der Reihenfolge der Programmierung der Struk­ turelementeaufrufe im Steuerprogramm. Dabei erfolgt der Adreßeintrag beim Neustart des gesamten Programms oder des einzelnen Strukturelements, z. B. einer Funktionseinheit FE, aus dem Funktionsbaustein FEFB über Zeigerfortschaltung in der Reihenfolge der Programmierung. Gleichzeitig erfolgt ein Initialisierungsanstoß der Strukturliste STRL. Diese wird aus der Adreßliste ADRL und der in dem Datenbaustein FEDB einge­ tragenen Hierarchiezuordnung automatisch generiert. Fig. 4, the standardized data preparation clarified for reporting and visualization. In addition to the function blocks FEFB, FGFB, which contain the control programs for the structural elements FE, FG, FB and GA. . . and the data blocks FEDB, FGDB, containing the data of the structural elements FE, FG, FB, GA. . . the address list ADRL, structure list STRL and the message list MLDL are shown, which are components of the concentrator level KE shown in FIG. 2. The address list ADRL is the basis for the structure of the structure list STRL and the message list MLDL and contains addresses of the structure element data in the order of programming the structure element calls in the control program. The address entry is made when the entire program or the individual structure element is restarted, e.g. B. a functional unit FE, from the function block FEFB via pointer advance in the order of programming. At the same time, the structure list STRL is initialized. This is generated automatically from the address list ADRL and the hierarchy assignment entered in the data block FEDB.

Die Strukturliste STRL ist Grundlage zum strukturierten An­ zeigen der Strukturelemente FE, FG, FB und GA in Tabellenform und zur automatischen Adressierung der Strukturelementedaten aus der Modulebene ME, beispielsweise den Visualisierungs­ systemen, und enthält dazu die Identifikationsdaten und den Status jedes Strukturelements FE, FG, FB, GA ggf. nach Grup­ pen- oder Bereichszuordnung sowie nach Programmierreihenfolge geordnet. Der Aufbau der Strukturliste STRL erfolgt durch den Initialisierungsanstoß nach dem Inhalt der Adreßliste ADRL und durch Eintrag der Identifikationsdaten aus den Funktions­ bausteinen, z. B. FEFB. Der Status jedes Strukturelements FE, FG, FB, GA wird zyklisch eingetragen.The structure list STRL is the basis for the structured To show the structural elements FE, FG, FB and GA in tabular form and for automatic addressing of the structural element data from the ME module level, for example the visualization systems, and contains the identification data and the Status of each structural element FE, FG, FB, GA if necessary according to group Pen or area assignment and according to programming order orderly. The structure list STRL is built by the Initialization initiation according to the content of the address list ADRL and by entering the identification data from the function building blocks, e.g. B. FEFB. The status of each structural element FE, FG, FB, GA is entered cyclically.

Die Meldeliste MLDL ist Grundlage zur Anzeige und Weiterrei­ chung aller Meldungen und enthält hierzu die Komplettmeldun­ gen der Funktionselemente FE, FG, FB, GA mit Bezeichnung, Typ, Störnummer der Funktionsgruppe sowie den Attributen Kommt/Geht und Datum/Uhrzeit. Zum Eintrag in die Meldeliste MLDL werden die Bereichsmeldungen automatisch generiert und aktualisiert.The MLDL entry list is the basis for displaying and forwarding of all messages and contains the complete message  the functional elements FE, FG, FB, GA with designation, Type, fault number of the function group and the attributes Comes / goes and date / time. For entry in the entry list The area reports are automatically generated and MLDL updated.

Claims (1)

Automatisierungssystem, bei dem prozeßnahe Sensoren (S) und Aktoren (A) zu Funktionseinheiten (FE) und ggf. Funktionsein­ heiten (FE) zu Funktionsgruppen (FG) und Funktionsgruppen (FG) zu Funktionsbereichen (FB) zusammengefaßt sind, wobei die Funktionseinheiten (FE) und ggf. die Funktionsgruppen (FG) und Funktionsbereiche (FB) Strukturelemente der Automa­ tisierungsstruktur des Automatisierungssystems bilden, wobei jedes Strukturelement (FE, FG, FB) autark von jeweils einem zugeordneten Funktionsbaustein (FEFB, FGFB, FBFB) mit einem darin enthaltenen Steuerprogramm gesteuert wird und wobei die zur Steuerung des jeweiligen Strukturelements (FE, FG, FB) relevanten Daten in einem dem jeweiligen Funktionsbaustein (FEFB, FGFB, FBFB) zugeordneten Datenbaustein (FEDB), FGDB, FBDB) abgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adreßliste (ADRL) vorhanden ist, in die automatisch beim Neustart des Automatisierungssystems oder einzelner Struktur­ elemente (FE, FG, FB) durch die Funktionsbausteine (FEFB, FGFB, FBFB) und in der Reihenfolge ihres programmgemäßen Auf­ rufs Adressen der Strukturelemente (FE, KG, FB) eingetragen werden und daß nach dem Inhalt der Adreßliste (ADRL) vorgege­ bene Daten aus den so adressierten Datenbausteinen (FEDB, FGDB, FBFB) nach vorgegebenen Kriterien, insbesondere den Kriterien Melden und Visualisieren, unter Berücksichtigung der hierarchischen Struktur zusammengefaßt und in weitere Li­ sten (STRL, MLDL) eingetragen werden, die Grundlage für eine Weiterverarbeitung der darin enthaltenen Daten entsprechend den vorgegebenen Kriterien sind.Automation system in which process-related sensors (S) and actuators (A) to functional units (FE) and possibly functional units (FE) to functional groups (FG) and functional groups (FG) to functional areas (FB) are combined, the functional units (FE ) and possibly the functional groups (FG) and functional areas (FB) form structural elements of the automation structure of the automation system, each structural element (FE, FG, FB) being autonomous from an assigned function block (FEFB, FGFB, FBFB) with a control program contained therein is controlled and the data relevant for controlling the respective structural element (FE, FG, FB) are stored in a data block (FEDB), FGDB, FBDB) assigned to the respective function block (FEED, FGDB, FBDB), characterized in that an address list (ADRL) is available, into which the function block automatically builds when the automation system or individual structure elements (FE, FG, FB) are restarted one (FEFB, FGFB, FBFB) and in the order of their program-related addresses of the structural elements (FE, KG, FB) are entered and that according to the content of the address list (ADRL) specified data from the data blocks addressed in this way (FEDB, FGDB , FBFB) according to specified criteria, in particular the criteria reporting and visualizing, summarized taking into account the hierarchical structure and entered in further lists (STRL, MLDL), which form the basis for further processing of the data contained therein according to the specified criteria.