DE29714101U1 - Automation system - Google Patents
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Description
GR 97 G 4437 DEGR 97 G 4437 DE
Beschreibung
AutomatisierungssystemDescription
Automation system
Die Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem, bei dem prozeßnahe Sensoren und Aktoren zu Funktionsgruppen zusammengefaßt sind und jede Funktionsgruppe autark von jeweils einem Funktionsbaustein mit einem darin enthaltenen Steuerprogramm gesteuert wird, wobei die zur Steuerung der Funktionsgruppe relevanten Daten in einem dem jeweiligen Funktionsbaustein zugeordneten Datenbaustein abgelegt sind.The invention relates to an automation system in which process-related sensors and actuators are combined into functional groups and each functional group is controlled independently by a functional block with a control program contained therein, whereby the data relevant to controlling the functional group are stored in a data block assigned to the respective functional block.
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 bilden, zu Funktionsgruppen zusammengefaßt, deren Steuerung jeweils durch einen Funktionsbaustein mit einem darin ablaufenden Steuerprogramm erfolgt; jedem Funktionsbaustein ist jeweils ein Datenbaustein zugeordnet, der die zur Steuerung der Funktionsgruppe erforderlichen Daten enthält. Die Automatisierungsaufgabe erfordert z. T. die Zusammenfassung der Funktionsgruppen zu Funktionseinheiten 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 to control a process in a system, for example a production process in a production system. To do this, signals from the process are recorded in the automation system using sensors and processed into control signals, which are then used to control actuators to influence the process. Sensors and actuators that form a unit in terms of their spatial arrangement and/or functionality are combined into functional groups, each of which is controlled by a functional block with a control program running within it; each functional block is assigned a data block that contains the data required to control the functional group. The automation task sometimes requires the functional groups to be combined into functional units, and these in turn into functional areas similar to the mechanical system structure, whether spatially and/or functionally related, i.e. a multi-level hierarchy is required.
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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 bereitgestellt, die bisher manuell eingegeben wurden; die für die hierarchische Struktur notwendigen Daten mußten über in aufwendiger Weise manuell erstellte Programme rangiert und aufbereitet werden.A secondary function of the automation system is the diagnosis of faults and the reporting of process/system states and/or their visualization. The data required for this is provided in different lists, which were previously entered manually; the data required for the hierarchical structure had to be ranked and prepared using programs that were created manually and were laborious.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Listen und die Datenaufbereitung bei einer hierarchischen Struktur ohne Programmieraufwand zu erstellen.The invention is based on the object of creating such lists and data processing in a hierarchical structure without 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 Automatisierungssystems oder einzelner Funktionsgruppen durch die Funktionsbausteine und in der Reihenfolge ihres programmgemäßen Aufrufs Adressen der Funktionsgruppen eingetragen werden und daß nach dem Inhalt der Adreßliste vorgegebene Daten aus den so adressierten Datenbausteinen nach vorgegebenen Kriterien, 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 Vorteil des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems besteht darin, daß es die zur Erfüllung der erwähnten sekundären Funktion erforderlichen Listen automatisch generiert und aktualisiert .According to the invention, the object is achieved in that the automation system mentioned at the beginning has an address list in which addresses of the function groups are automatically entered when the automation system or individual function groups are restarted by the function blocks and in the order in which they are called up in the program and that, according to the content of the address list, specified data from the data blocks addressed in this way are summarized according to specified criteria, in particular the reporting and visualization criteria, and entered into further lists which are the basis for further processing of the data contained therein in accordance with the specified criteria. The advantage of the automation system according to the invention is that it automatically generates and updates the lists required to fulfill the secondary function mentioned.
GR 97 G 4437 DEGR 97 G 4437 DE
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen,- im einzelnen zeigenFor further explanation of the invention, reference is made below to the figures of the drawing, in detail
Figur 1 eine aus Sensoren und Aktoren bestehende Funktionsgruppe mit einem sie steuernden FunktionsbausteinFigure 1 a functional group consisting of sensors and actuators with a functional module controlling them
und Datenbaustein,and data block,
Figur 2 ein Beispiel für die mechanische und programmtechnische Struktur eines Automatisierungssystems, Figur 3 ein Beispiel für die Steuerung einer Vielzahl von Funktionsgruppen mit unterschiedlichen Listen zurFigure 2 shows an example of the mechanical and programming structure of an automation system, Figure 3 shows an example of the control of a large number of function groups with different lists for
Bereitstellung von Daten zum Melden und Visualisieren
und
Figur 4 ein Beispiel für die in dem Automatisierungssystem erfolgende Datenaufbereitung zum Melden und Visualisieren.
Providing data for reporting and visualization and
Figure 4 shows an example of the data preparation for reporting and visualization in the automation system.
Figur 1 zeigt mehrere prozeßnahe Sensoren S und Aktoren A, die funktionell und/oder räumlich eine Einheit bilden und daher steuerungsmäßig zu einer Funktionsgruppe FG zusammengefaßt sind. Die Steuerung der Funktionsgruppe FG erfolgt autark durch einen Funktionsbaustein FGFB, der das dazu notwendige Steuerprogramm enthält. Dieses bzw. der Funktionsbaustein FGFB ist mit allen notwendigen Signalen und Daten parametriert, wobei die Parameter die einzige Schnittstelle zum Prozeß oder zu anderen Objekten sind. Das Steuerprogramm bzw. der Funktionsbaustein FGFB 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 FGFB zugeordneten Datenbaustein FGDB eingetragen und der dynamischeFigure 1 shows several process-related sensors S and actuators A, which form a functional and/or spatial unit and are therefore combined in terms of control into a function group FG. The control of the function group FG is carried out independently by a function block FGFB, which contains the necessary control program. This or the function block FGFB is parameterized with all the necessary signals and data, whereby the parameters are the only interface to the process or to other objects. The control program or the function block FGFB can therefore only be influenced by its parameter interfaces. The signals and instance data are parameterized once, whereby the static part is entered once in a data block FGDB assigned to the function block FGFB during a restart and the dynamic part is entered once in a data block FGDB assigned to the function block FGFB.
GR 97 G 4437 DE t ! .* i * *..* ! * .*GR 97 G 4437 DE t ! .* i * *..* ! * .*
Anteil von dem Funktionsbaustein FGFB ständig ausgewertet und in den Funktionsbaustein FGDB eingetragen wird. Damit sind alle relevanten Daten, die zur Steuerung der Funktionsgruppe FG benötigt werden, in dem zugeordneten Datenbaustein FGDB enthalten.Part of the function block FGFB is constantly evaluated and entered into the function block FGDB. This means that all relevant data required to control the function group FG is contained in the assigned data block FGDB.
Der Funktionsbaustein FGFB bearbeitet mit den von den Sensoren S kommenden Signalen der Eingangsparameter und den abgespeicherten Zuständen aus dem Datenbaustein FGDB das Steuerprogramm, wobei der Zustand aller Signale überwacht wird, Betriebs-, Status- und Störmeldungen gebildet werden, die Bedienung durch die Visualisierung übernommen wird und Bedienerhinweise gesetzt werden. Alle relevanten Daten werden dann geordnet in dem Datenbaustein FGDB abgelegt; Steuersignale für die Aktoren A werden auf die Ausgangsparameter gegeben.The function block FGFB processes the control program with the input parameter signals coming from the sensors S and the stored states from the data block FGDB, whereby the state of all signals is monitored, operating, status and fault messages are generated, operation is taken over by the visualization and operator instructions are set. All relevant data is then stored in an orderly manner in the data block FGDB; control signals for the actuators A are sent to the output parameters.
Bei mehreren Funktionsgruppen FG besitzt jeder Funktionsbaustein FGFB die gleiche Struktur. Alle Parameter werden einheitlich bezeichnet, wobei die Beschreibung der Parameterschnittstellen und der Funktion in dem Funktionsbaustein FGFB enthalten sind.If there are several function groups FG, each function block FGFB has the same structure. All parameters are named uniformly, with the description of the parameter interfaces and the function being contained in the function block FGFB.
Der Datenbaustein FGDB enthält alle relevanten Daten der Funktionsgruppen FG. Da in ihm alle binären Zustände, Betriebswerte und Meldungen gespeichert sind, ist der Datenbaustein FGDB Schnittstelle zu allen internen Funktionen des Automatisierungssystems, wie beispielsweise Melden, Visualisieren und Bedienen.The FGDB data block contains all relevant data from the FG function groups. Since all binary states, operating values and messages are stored in it, the FGDB data block is the interface to all internal functions of the automation system, such as reporting, visualization and operation.
GR 97 G 4437 DEGR 97 G 4437 DE
Der Datenaufbau aller Funktionsgruppen FG ist einheitlich und allgemein gültig strukturiert. Hierzu besteht der Datenbaustein FGDB aus Identifikations-, Zeiger- und variablen Daten. Die Identifikationsdaten beinhalten eine acht ASCII-Zeichen lange Kurzbezeichnung der Funktionsgruppe FG, 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 Betriebsmeldungen, den Bedienbits und Bedienhinweisen sowie den Speicherbits, den Betriebswerten und den Timern.The data structure of all FG function groups is uniform and generally valid. For this purpose, the FGDB data block consists of identification, pointer and variable data. The identification data contains an eight ASCII character short name of the FG function group, 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 fault and operating messages, the operating bits and operating instructions as well as the memory bits, the operating values and the timers.
Figur 2 zeigt auf der linken Seite ein Beispiel für die mechanische Struktur eines Automatisierungssystems, bestehend aus den Funktionsgruppen FG, übergeordneten Funktionseinheiten FE und Funktionsbereichen FB, zusammengefaßt in einer Gesamtanlage GA. Auf der rechten Seite ist die programmtechnische Struktur als Abbild der mechanischen Struktur dargestellt, die dieselbe Gliederung aufweist. Dabei sind den Funktionsgruppen FG, Funktionseinheiten FE, Funktionsbereichen FB und der Gesamtanlage GA jeweils Funktionsbausteine FGFB, FEFB, FBFB, GAFB und Datenbausteine FGDB, FEDB, FBDB, GADB zugeordnet. Diese programmtechnische Struktur wird in einer in Figur 3 gezeigten Steuerebene SE realisiert.Figure 2 shows on the left an example of the mechanical structure of an automation system, consisting of the functional groups FG, higher-level functional units FE and functional areas FB, combined in an overall system GA. On the right the program structure is shown as an image of the mechanical structure, which has the same structure. The functional groups FG, functional units FE, functional areas FB and the overall system GA are each assigned function blocks FGFB, FEFB, FBFB, GAFB and data blocks FGDB, FEDB, FBDB, GADB. This program structure is implemented in a control level SE shown in Figure 3.
Figur 3 zeigt den zwischen der Prozeßebene PE und einer Ebene PG mit peripheren Geräten, wie Handbediengerät, Visualisierungsbildschirm, Warte für Meldungen, liegenden Teil des Automatisierungssystems in Form einer 3-Ebenen-Struktur, die die oben erwähnte Steuerebene SE, eine Konzentratorebene KEFigure 3 shows the part of the automation system located between the process level PE and a level PG with peripheral devices such as a handheld control unit, visualization screen, waiting room for messages, in the form of a 3-level structure, which the above-mentioned control level SE, a concentrator level KE
GR 97 G 4437 DEGR 97 G 4437 DE
und eine Modulebene ME umfaßt. In der Steuerebene SE, die u. a. die Funktionsbausteine FGFB und Datenbausteine FGDB enthält, erfolgt das autarke Steuern der Funktionsgruppen FG. In der Konzentratorebene KE werden, wie im folgenden noch erläutert wird, Daten der Funktionsgruppen FG nach verschiedenen Kriterien, wie Melden, Visualisieren, automatisch in Listen ADRL, STRL, MLDL zusammengefaßt. In der Modulebene ME liegen die Kommunikationsschnittstellen KS zwischen den Listendaten der Funktionsgruppen FG und den peripheren Geräten. and a module level ME. In the control level SE, which contains the function blocks FGFB and data blocks FGDB, among others, the function groups FG are controlled independently. In the concentrator level KE, as will be explained below, data from the function groups FG are automatically summarized in lists ADRL, STRL, MLDL according to various criteria, such as reporting, visualization. In the module level ME, the communication interfaces KS are located between the list data of the function groups FG and the peripheral devices.
Figur 4 verdeutlicht die standardisierte Datenaufbereitung zum Melden und Visualisieren. Neben dem das Steuerprogramm für eine Funktionsgruppe FG enthaltenden Funktionsbaustein FGFB und dem die Daten der Funktionsgruppe FG enthaltenden Datenbaustein FGDB sind die Adreßliste ADRL, Strukturliste STRL sowie die Meldeliste MLDL dargestellt, die Bestandteile der in Figur 2 gezeigten Konzentratorebene KE sind. Die Adreßliste ADRL ist Grundlage zum Aufbau der Strukturliste STRL und der Meldeliste MLDL und enthält hierzu Adressen der Funktionsgruppendaten in der Reihenfolge der Programmierung der Funktionsgruppenaufrufe im Steuerprogramm. Dabei erfolgt der Adreßeintrag beim Neustart des gesamten Programms oder der einzelnen Funktionsgruppe FG aus dem Funktionsbaustein FGFB 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 FGDB eingetragenen Hierarchiezuordnung automatisch generiert.Figure 4 illustrates the standardized data preparation for reporting and visualization. In addition to the function block FGFB containing the control program for a function group FG and the data block FGDB containing the data of the function group FG, the address list ADRL, structure list STRL and the message list MLDL are shown, which are components of the concentrator level KE shown in Figure 2. The address list ADRL is the basis for the structure list STRL and the message list MLDL and contains addresses of the function group data in the order in which the function group calls are programmed in the control program. The address entry is made when the entire program or the individual function group FG is restarted from the function block FGFB via pointer advancement in the order in which they were programmed. At the same time, the structure list STRL is initialized. This is automatically generated from the address list ADRL and the hierarchy assignment entered in the data block FGDB.
GR 97 G 4437 DEGR 97 G 4437 DE
Die Strukturliste STRL ist Grundlage zum strukturierten Anzeigen
der Funktionsgruppen FG in Tabellenform und zur automatischen Adressierung der Funktionsgruppendaten aus der Modulebene
ME, beispielsweise den Visualisierungssystemen, und enthält dazu die Identifikationsdaten und den Status jeder
Funktionsgruppe FG nach BereichsZuordnung und Programmierreihenfolge
geordnet. Der Aufbau der Strukturliste STRL erfolgt durch den Initialisierungsanstoß nach dem Inhalt der Adreßliste
ADRL und durch Eintrag der Identifikationsdaten aus den
Funktionsbausteinen FGFB. Der Status jeder Funktionsgruppe FG wird zyklisch eingetragen.The structure list STRL is the basis for structured display
of the function groups FG in table form and for the automatic addressing of the function group data from the module level ME, for example the visualization systems, and contains the identification data and the status of each
Function group FG sorted by area assignment and programming sequence. The structure list STRL is created by the initialization trigger according to the content of the address list
ADRL and by entering the identification data from the function blocks FGFB. The status of each function group FG is entered cyclically.
Die Meldeliste MLDL ist Grundlage zur Anzeige und Weiterreichung aller Meldungen und enthält hierzu die Komplettmeldungen
der Funktionsgruppen FG 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 message list is the basis for displaying and forwarding all messages and contains the complete messages of the function groups FG with name, type, fault number of the function group as well as the attributes incoming/outgoing and date/time
To be entered in the MLDL registration list, the
Area messages automatically generated and updated.
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