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Die
Erfindung betrifft eine konfigurierbare industrielle Fertigungsanlage
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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In
Fertigungsanlagen müssen
die an ein Datennetz angeschlossenen Geräte, z.B. Feldgeräte in Form
von Robotern, Antriebssteuerungen, I/O-Module oder dergleichen,
bei einem Ortswechsel oder Austausch neu konfiguriert werden. Dies
ist bei der Erstinbetriebnahme und ferner dann erforderlich, wenn
ein vorhandenes Gerät
gegen ein anderes der gleichen Art für Reparatur- oder Instandhaltungszwecke
oder dergleichen ausgetauscht wird. Das neu eingestellte Geräte muss
dann für
seinen Einsatz korrekt konfiguriert werden. Wenn dies von Hand unter
Eingabe sämtlicher
Konfigurationsparameter mit Hilfe eines anschließbaren Bediengerätes geschieht, müssen eine
Vielzahl von Zahlencodes eingegeben werden, was erhebliche Handlings-
und Sicherheitsprobleme, insbesondere in Verbindung mit Schreibfehlern,
aufwirft.
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Eine
gattungsgemäße konfigurierbare
Fertigungsanlage ist aus der
DE 102 10 280 A1 bekannt, bei der in einem
gemeinsamen Netzwerk Fertigungsgeräte und ein in eine Steuerung
integrierter Server mit einer Datenbank miteinander verbunden werden, wobei
in der Datenbank alle Konfigurationsparameter der zugeordneten Geräte gespeichert
sind. Dies dient zum Back-up der Fertigungsanlage, wobei die Parameter
beim Einschalten der Anlage komplett auf die Geräte geladen und beim Ausschalten
auf den Server wieder zurückgeladen
und gesichert werden. Die Geräte
werden über
einen hardwaremäßig und herstellerseitig
vorgegebenen Gerätenamen
identifiziert. Hierbei findet ein unmittelbarer Datenaustausch zwischen
Geräten
und Server statt. Die Schrift befasst sich auch mit der Konfiguration
von Geräten,
die zwecks Umstellung, Ausbau, Austausch oder Reparatur einer Produktionslinie
an eine andere Steuerung angeschlossen werden. Für das ausgetauschte Gerät wurden
Parametereinstellungen durchgeführt, die
für das
neue Gerät
wiederholt werden, was mit Hilfe eines Speichergeräts oder
Notebooks geschieht. Dies kann allerdings zu Fehlern führen.
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Die
DE 101 30 737 A1 befasst
sich mit einem Einstellsystem für
Werkzeuge an einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeuge mit mehreren
Einstellgeräten
vermessen und ggf. nachjustiert werden. Die Einstellgeräte können mit
einem Konfigurationsserver in einem Netzwerk direkt eine Daten-Verbindung aufnehmen,
wobei die Einstellgeräte
untereinander nicht im Netzwerk verbunden sind.
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Die
EP 1 233 315 A1 offenbart
eine ähnliche Technik
mit der Konfiguration von Endgeräten
in einem Netzwerk mittels eines zentralen Konfigurationsgeräts.
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Die
DE 697 17 885 T2 zeigt
einen weiteren Stand der Technik mit einem Autokonfigurationsserver
und mehreren hieran in einem Netzwerk angeschlossenen Clientcomputern.
Die Konfiguration dient der Aktualisierung der auf den Clientcomputern laufenden
Software.
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Bei
der gattungsfremden US-A-5,600,781 geht es um eine bedienerindividuelle
Einstellung eines Computers. Entsprechendes gilt für die
DE 199 45 861 A1 .
Die Schrift befasst sich mit einer hardwarenahen Konfiguration und
Verriegelung von Geräten,
wie Notebooks, Telefonen etc.. Dies betrifft die Prüfung von
Zugriffsrechten von Benutzern und die hiervon abgeleitete Befugnis
zur Stilllegung bzw. Inbetriebnahme einer Gerätehardware. Die Prüfung der
Zugriffsrechte erfolgt mittels eines persönlichen Datenspeichers des
Benutzers in Form einer smart-Card. Auf der smart-Card können außerdem Konfigurationsdaten
für das
betreffenden Gerät,
speziell für
die dort aufgespielte Software, gespeichert werden. Dies bezieht
sich auf eine individuelle Konfiguration eines Gerätes, welches
in großen
Stückzahlen
identisch produziert wird. Über
die Konfigurationsdaten erfolgt eine individuelle Freigabe oder Sperre
von Gerätefunktionen,
die bereits im Gerät implementiert
sind.
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Die
EP 1 081 921 A2 hat
ein Verfahren zur Vergabe von IP-Adressen
in Kommunikationsnetzen zum Gegenstand. Die WO 03/040842 A1 befasst
sich mit einer Bereitstellung von Informationen in einem Automatisierungssystem,
welches einen skalierten Zugriff auf diese Informationen möglich macht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für solche Fertigungsanlagen
eine verbesserte Konfigurationsmöglichkeit
aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Zur
Lösung
des Problems wird eine Konfigurationsvorrichtung vorgeschlagen,
die zumindest einen Konfigurationsserver mit mindestens einer Datenbank
umfasst, auf der alle Konfigurationsparameter der jeweils zugeordneten
Geräte
gespeichert sind. Hierdurch können
die Geräte
bei allen Fällen von
Neukonfigurationen in schneller und sicherer Weise vom Konfigurationsserver
aus mit den notwendigen und vor allem auch aktuellen Konfigurationsparametern
versorgt werden. Dies geschieht über
das gemeinsame Datennetz. Die bisher übliche aufwändige und unsicherheitsbehaftete
manuelle Parametereingabe am Gerät
selbst kann entfallen.
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Um
bei einer Neukonfiguration die Kommunikation zwischen dem betreffenden
Gerät und
dem Konfigurationsserver in Gang zu bringen, werden dem Gerät die hierfür erforderlichen
Daten und insbesondere Kommunikationsadressen mitgeteilt. Hierfür wird ein
Lesegerät
mit einem wechselbaren Speicherelement, vorzugsweise einer elektronischen SIM-Karte,
eingesetzt. Auf dieser sind zumindest diese Kommunikationsparameter
gespeichert, die bei dem vorzugsweise eingesetzten Ethernet-Netzwerk mit
dem TCP/IP-Protokoll vornehmlich aus den IP-Adressen bestehen. Zusätzlich können der
Gerätename
oder ein anderes Identifikationsmerkmal für die eindeutige Kennzeichnung
des Gerätes
im Netzwerk gespeichert sein. Das wechselbare Speicherelement kann
außerhalb
der Fertigungsanlage und an einem hierfür besser geeigneten Ort, z.B.
dem Verwaltungsbüro,
mit den notwendigen Daten beschrieben werden. Hier können sie
auch besser visualisiert und gegebenenfalls aus einer Datenbank
eingelesen werden, was die Schreib- und Übertragungssicherheit erhöht. Vor
Ort am Gerät
braucht der Bediener das beschriebene Speicherelement nur noch in
das Lesegerät
einzusetzen und manuell einen Konfigurations-Reset auszulösen, damit
das Gerät
mit dem Konfigurationsserver nach dem Auslesen der Daten von der
Speicherkarte die Kommunikation aufnehmen und mit dem Download der
Konfigurationsparameter vom Server beginnen kann.
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Über den
Konfigurationsserver können
die im Datennetz befindlichen Geräte an Hand ihrer Kommunikationsadressen
bzw. Gerätenamen
identifiziert werden. Hierbei kann auch eine Plausibilitätsüberwachung
erfolgen, indem z.B. versehentlich doppelt vorhanden IP-Adressen
festgestellt und gemeldet werden. Wenn die Geräte über einen Switch mit überwachten
Ports an das Datennetzwerk angeschlossen sind, lässt sich vom Konfigurationsserver aus
auch der physikalische Anschlussort der Geräte ermitteln und überwachen.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angebeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Sie zeigen in:
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1: einen Schemaplan einer
Fertigungsanlage mit einer Konfigurationsvorrichtung und
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2: ein Speicherelement.
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In 1 ist eine Fertigungsanlage
(13) schematisch dargestellt, die mehrere untereinander über ein
Datennetzwerk (3) verbundene Geräte (4,5,6,7,8) umfasst.
Diese Geräte
(4,5,6,7,8) können von
beliebiger Art und Ausgestaltung sein. Hierbei kann es sich z.B.
um eine Anlagensteuerung (4) mit einer zugehörigen Recheneinheit,
z.B. einem PC mit I/O-Schnittstellen, wie Bildschirm, Tastatur,
Maus etc. handeln. Die anderen Geräte können Bearbeitungsgeräte sein,
worunter z.B. Roboter mit ihren Robotersteuerungen, Bearbeitungswerkzeuge,
wie stationäre
Schweißzangen,
Klebevorrichtungen, Bohrwerke, Schweiß- und Klebesteuerungen etc.
und auch I/O-Module oder Schnittstellen für einfache Komponenten, wie
Spanneinrichtungen etc. verstanden werden. Als Gerät können auch
von einem Roboter oder anderem Fördermittel
bewegte Werkzeuge gelten.
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Die
Geräte
(4,5,6,7,8) brauchen
zur Erfüllung
der Einsatzzwecke Konfigurationsparameter. Dies können z.B.
Einstellparameter für
Gerätefunktionen,
Konfigurationsdateien, Programme, Firmware etc. sein. Die Geräte (4,5,6,7,8)
benötigen
ferner eine Kommunikationsadresse für das Datennetzwerk (3), an
das sie entweder unmittelbar über
eine Netzverbindung (11) oder mittelbar über einen
Switch (15) angeschlossen sind, der in der gezeigten Ausführungsform
mehrere überwachte
und lokalisierbare Ports (16) aufweist. Die Geräte (4,5,6,7,8)
oder der Switch (15) haben für den Netzanschluss geeignete Kommunikationsschnittstellen,
z.B. Hardware in Form von DFÜ-
oder Netzwerkkarten, nebst Kommunikationssoftware. Das Datennetzwerk
(3) ist vorzugsweise ein Ethernet-Netzwerk, auf dem das TCP/IP-Protokoll oder ein
anderes geeignetes Datenübertragungsprotokoll
gefahren wird. Die Kommunikationsadressen werden in diesem Fall
als sogenannte IP-Adressen in Form von Zahlencodes angegeben.
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Die
Fertigungsanlage (13) hat eine Konfigurationsvorrichtung
(1), welche die Konfiguration der zugeordneten Geräte (4,5,6,7,8)
erleichtert. Die Konfigurationsvorrichtung (1) umfasst
mindestens einen Konfigurationsserver (2), der mindestens
eine angeschlossene oder integrierte Datenbank (14) mit
allen erforderlichen Konfigurationsparametern etc. der zugeordneten
und vorzugsweise auch über
das Netzwerk (3) mit dem Konfigurationsserver (2)
im Datenanschluss verbundenen Geräte (4,5,6,7,8)
hat. Der Konfigurationsserver (2) ist ebenfalls über eine
Netzverbindung (11) an das Ethernet-Netzwerk (3)
angeschlossen. Über
diese Datenverbindung und die bekannten Kommunikationsadressen hat
der Konfigurationsserver (2) direkten Zugriff zu allen
angeschlossenen Geräten
(4,5,6,7,8).
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Die
Konfigurationsvorrichtung (1) weist ferner eine Leseeinrichtung
(10) mit einem vorzugsweise wechselbaren Speicherelement
(9) an vorzugsweise jedem angeschlossenen Gerät (4,5,6,7,8)
auf. 2 zeigt ein solches
Speicherelement (9), welches z.B. als SIM-Karte ausgebildet
ist. Zusätzlich kann
die Konfigurationsvorrichtung (1) auch einen beweglichen
Datenübertrager
(12), z.B. den dargestellten Laptop umfassen.
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Auf
dem Speicherelement (9) sind die für jedes angeschlossene Gerät (4,5,6,7,8)
spezifischen eigenen Kommunikationsadressen sowie die Kommunikationsadresse
des Konfigurationsservers (2) gespeichert. Vorzugsweise
sind dies die erwähnten IP-Adressen.
Bei Vorhandensein der Leseeinrichtung (10) kann vom angeschlossenen
Gerät (4,5,6,7,8) über einen
von einem Bediener ausgelösten
Konfigurations-Reset ein Auslesen der auf dem Speicherelement (9)
gespeicherten Kommunikationsadressen erfolgen. Diese Kommunikationsadressen
können von
der Steuerung des Gerätes
(4,5,6,7,8) ausgelesen,
verglichen und übernommen
werden. An Hand dieser Kommunikationsadressen kann das Gerät (4,5,6,7,8)
eine Nachricht an den Konfigurationsserver (2) senden und
sich dort anmelden und die Bereitschaft zur Übernahme der zentralen Konfigurationsparameter
signalisieren. Diese werden dann im Gegenzug vom Konfigurationsserver
(2) selbsttätig auf
das anfordernde Gerät
(4,5,6,7,8) übertragen. Der
Konfigurationsserver (2) kann zuvor den Konfigurations-Status
des anfordernden Gerätes (4,5,6,7,8)
prüfen
und danach die zur Aktualisierung erforderlichen Konfigurationsdaten
auswählen
und zur Übertragung
bereitstellen. Bei der Übertragung kann
auch außer
den Konfigurationsparametern weiteres Datenmaterial, z.B. aktualisierte
Firmware übertragen
werden. Nach Abschluss der Übertragung
ist das neu angeschlossene Gerät
(4,5,6,7,8) sofort
betriebsbereit.
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Falls
sich im Betrieb bei einer Änderung
der Gerätefunktionen
die Notwendigkeit zur Veränderung der
Geräteparameter
ergeben, kann dies wiederum selbsttätig vom Konfigurationsserver
(2) aus erfolgen. Dies kann auch ohne einen Gerätetausch
geschehen, indem die bestehenden Geräte der Fertigungsanlage (13)
an andere Bauteile, andere Funktionsabläufe oder dergleichen Änderungen
angepasst werden. Auf dem Konfigurationsserver (2) ist
dabei stets die aktuelle Parametrierung aller zugeordneten oder
angeschlossenen Geräte
(4,5,6,7,8) gespeichert.
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Über das
Datennetzwerk (3) kann der Konfigurationsserver (2)
eine dauerhafte oder temporäre Datenverbindung
mit seinen Geräten
(4,5,6,7,8) haben. Über diese
Datenverbindung können
an den Konfigurationsserver (2) von den Geräten (4,5,6,7,8) andere
Daten übermittelt
werden, z.B. eine Gerätehistorie,
Nachrichten über
Ausfälle,
Laufzeit oder dergleichen. Diese Daten können in der Datenbank (14) zusammen
mit den Konfigurationsparametern abgespeichert werden. Durch zeitgerechte
Abfrage dieser Zusatzdaten können
z.B. Wartungsintervalle überwacht
und rechtzeitig ein Austausch oder eine Gerätewartung vor Ort veranlasst
werden. Zudem können die
auf den einzelnen Geräten
(4,5,6,7,8) hinterlegten
Betriebsprogramme und sonstige Software zu Sicherungszwecken an
den Konfigurationsserver (2) übermittelt und dort ebenfalls
in der Datenbank (14) gespeichert werden. Der Konfigurationsserver
(2) ist dadurch in der Lage, jedes der angeschlossenen
Geräte
(4,5,6,7,8) bei einem
Ausfall oder einer Neubestückung
oder einer aus sonstigen Gründen
erforderlichen Neukonfiguration mit sämtlichen aktuellen Daten zu
versorgen.
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Das
Speicherelement (9) kann von beliebig geeigneter Art sein.
Vorzugsweise handelt es sich um ein elektronisches Speicherelement,
das auch wiederbeschreibbar ist. Dies kann z.B. die in 2 dargestellte SIM-Karte
mit einem beschreibbaren Speicherchip (17) sein. Das Speicherelement
(9) hat zur Identifizierung eine von außen sichtbare Betriebsmittelkennung
(18). Dies kann eine Identifikationsnummer, der Name des
zugehörigen
Gerätes
oder ein sonstiges eindeutiges Unterscheidungsmerkmal sein, welches
die Art des Geräts
(4,5,6,7,8) und seinen
vorgesehenen Einsatzort in der Fertigungsanlage (13) und
ggf. im Netzwerk (3) wiedergibt.
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Das
wechselbare Speicherelement (9) kann bei einem Austausch
eines Gerätes
(4,5,6,7,8) gegen ein
gleichartiges anderes Gerät
mitgetauscht und in das neue Gerät
gesteckt werden. Bei einer Neukonfiguration, z.B. einer Umpositionierung
eines Gerätes
(4,5,6,7,8) an eine
andere Stelle in der Fertigungsanlage (13) kann das Speicherelement
(9) neu beschrieben werden. Dies kann extern an geeigneter
Stelle, z.B. einem Verwaltungsbüro
mit einem entsprechenden Schreibgerät und mit Rechnerunterstützung geschehen.
Die neu beschriebene SIM-Karte
kann dann wieder an der Leseeinheit (10) eingesetzt werden.
Durch eine unsymmetrische Formgebung der SIM-Karte wird die funktionsgerechte
Positionierung in der Schreib- und
der Leseeinheit (10) sichergestellt. Das Speicherelement
(9) kann alternativ auch am Konfigurationsserver (2) über eine
geeignete Schreibeinrichtung beschrieben werden.
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Das
Speicherelement (9) kann auf dem Speicherchip (17)
oder einem anderen lesbaren und beschreibbaren Speichermedium die
Kommunikationsadressen des zugehörigen
Gerätes
(4,5,6,7,8) und des
Konfigurationsservers (2) sowie des DNS-Servers im Netzwerk
(3) gespeichert haben. Auf dem Speicherchip (17)
können
außerdem
noch weitere Daten gespeichert sein. Dies kann z.B. die vorerwähnte und
außen
auf dem Speicherelement (9) sichtbare Betriebsmittelkennung
bzw. ein Gerätename
sein, mit dem sich das zugehörige
Gerät (4,5,6,7,8)
eindeutig nach seiner Art und seinen Erfordernissen und seiner Position
und/oder Funktion in der Fertigungsanlage (13) oder im
Netzwerk (3) identifizieren lässt. Weitere Speicherdaten
können Informationen über den
Standard-Gateway, die DHCP-Konfiguration,
die Datenquelle, Datum und Uhrzeit des Datensatzes, eine Checksumme
oder dgl. sein. Auch Bemerkungen oder Notizen können hinterlegt sein.
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Alle
oder ein Teil dieser Daten können
beim Konfigurations-Reset an die Steuerung des Gerätes (4,5,6,7,8)
ausgelesen, dort ggf. gespeichert und für den nachfolgenden Anmeldevorgang
des Gerätes beim
Konfigurationsserver (2) benutzt werden. Über die
Betriebsmittelkennung wird dem Konfigurationsserver (2)
mitgeteilt, welche Art von Gerät
(4,5,6,7,8) nun angeschlossen
ist und welche seiner gespeicherten Parameterdateien hierfür einschlägig ist.
Der Konfigurationsserver (2) kann ferner im erwähnten Datenaustausch
mit dem angeschlossen Gerät (4,5,6,7,8)
dessen Hard- und Softwarestand prüfen und durch Vergleich feststellen,
welche Parameterdateien zum Download bereit gestellt werden müssen, um
die übertragene
Datenmenge möglichst
gering zu halten und nur die zur Aktualisierung anstehenden Daten
zu übermitteln.
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Während des
Netzwerkbetriebes können evtl.
Geräteausfälle, die
durch Stromausfall, temporäres
Abstecken oder dergleichen bedingt sind vom Konfigurationsserver
(2) überwacht
und registriert werden. Hierbei kann auch eine Kontrollabfrage und ein
Vergleich der bestehenden Hard- und
Softwarestände
des Gerätes
mit dem Datenbestand des Konfigurationsservers (2) stattfinden,
um festzustellen, ob eine Konfigurationsänderung und ein Download an
das Gerät
erforderlich ist oder nicht. Der vorerwähnte Konfigurations-Reset bei
einem Wechsel oder einer Umpositionierung des Gerätes oder
aus anderen Gründen
wird jedoch vorzugsweise vom Bediener manuell ausgelöst.
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Abwandlungen
der gezeigten Ausführungsformen
sind in verschiedener Weise möglich.
Bei größeren Netzwerken
(3) können
mehrere Konfigurationsserver (2) angeschlossen sein. Ferner
ist es möglich,
das Datennetzwerk (3) in andere übergeordnete Netzwerke, z.B.
ein Fabriknetz, ein Konzernnetz oder dergleichen einzubinden. Hierüber kann
auch ein direkter Zugriff aus fremden Netzen auf den Konfigurationsserver
(2) und den dort gespeicherten aktuellen Parameterstand
aller zugehörigen
Geräte
(4,5,6,7,8) geschaffen
werden. Ferner kann die Leseeinheit (10) am Gerät (4,5,6,7,8)
eine zugeordnete Schreibeinheit (nicht dargestellt) aufweisen, mit
der vorzugsweise vom Gerät
(4,5,6,7,8) Daten,
z.B. Datum und/oder Inhalt des letzten Updates auf das Speicherelement (9)
ggf. automatisch zurückgeschrieben
werden können.
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- 1
- Konfigurationsvorrichtung
- 2
- Konfigurationsserver
- 3
- Netz,
Ethernet
- 4
- Gerät, Anlagensteuerung
- 5
- Gerät, Feldgerät
- 6
- Gerät, Feldgerät
- 7
- Gerät, Feldgerät
- 8
- Gerät, Feldgerät
- 9
- Speicherelement,
SIM-Karte
- 10
- Leseeinrichtung
- 11
- Netzverbindung
- 12
- Datenübertrager,
Laptop
- 13
- Fertigungsanlage
- 14
- Datenbank
- 15
- Switch
- 16
- Port
- 17
- Speicherchip
- 18
- Betriebsmittelkennung