DE4413126C2 - Anlage mit einer Steuerungseinheit - Google Patents
Anlage mit einer SteuerungseinheitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage mit einer
Steuerungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Meß-, Steuer- und Regelanlagen werden regelmäßig mit Rechnern
betrieben (SPS, PC). Die logischen Abläufe werden dabei
durch Programme gesteuert (Software). Die
Peripheriebausteine im Prozeß (Ventile, Motoren, Anzeigen,
Sensoren, Initiatoren usw.) werden über
Schnittstellenbausteine angesprochen, die sowohl zentral,
im gleichen Schrank wie Rechner, oder dezentral, direkt
im Prozeß, angeordnet werden. In Notfällen, z. B.
Stromausfall SPS, muß hierbei oftmals die volle Funktion
oder zumindest ein Teil der Funktion der Anlage
aufrechterhalten werden. Um diese Bedingungen erfüllen zu
können, stehen heute im wesentlichen zwei Möglichkeiten
zur Verfügung: Entweder kann die Anlage mit einem
redundanten Rechnersystem - zwei identische Rechner, die
sich gegenseitig überwachen - oder mit einer aufwendigen
Hardware-Überwachung aufgebaut werden.
Beide Versionen sind aufwendig, kostenintensiv und zudem
bei dezentralen Schnittstellenmodulen teilweise kaum
anwendbar. Häufig müssen aber im Notbetrieb nur die
wichtigsten Funktionen (10-20%) aufrechterhalten werden.
So ist in der DE 35 22 220 A1 eine Anlage der eingangs genannten Art
offenbart, wobei die Inbetriebnahme der
Notfunktion allenfalls softwaremäßig möglich ist. Ferner
ist in der DE 40 41 062 C2 eine Überwachungsschaltung
für eine Multiprozessoreinrichtung eines Gerätes oder einer
Anlage offfenbart, wobei beim Auftreten einer
Fehlfunktion eines Funktionselementes dieses
in einen Ruhezustand geschaltet wird. In
HILL, Thomas; u. a.: "Mikrocomputer in Kfz-Anwendungen" aus
Elektronik 4, 17. 02. 1989, S. 48-51, 54-56 ist eine dauernde
Überwachungsfunktion vorgesehen, die jedoch nichts mit
busfähigen Interfaces zu tun hat. In der DE 31 11 126 C2
ist eine Simulation der Steuerung durch in einem Speicher
vorgegebenene Steuerwerte offenbart. Es handelt sich hier
jedoch um eine reine Überwachungsfunktion ohne Busanschluß.
Schließlich zeigt die DE 32 09 718 C2 die Simulation einer
Steuerungseinrichtung. Eine Interfacefunktion ist jedoch
nicht vorgesehen.
Ausgehend von dem Stand der Technik nach der DE 35 22 220 A1 liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im Anspruch 1 gelöst.
Mit den Simulationsmodulen können gezielt insbesondere die
wichtigsten Funktionen abgesichert werden. Die
Simulationsmodule können einfach auf die dezentralen
Schnittstellenmodule aufgesteckt werden. Sofort beim
Auftreten eines Notfalles wird das Simulationsmodul durch
einen Watchdog aktiviert und geht in einen "hartprogrammierten"
Betrieb über. Dabei wird jeder Kanal auf den über die
Kippschalter vorprogrammierten Zustand geschaltet. Während
des Notbetriebes kann dieser "hartprogrammierte" Zustand durch
einfache Bedienung, auch durch nicht speziell geschultes
Personal, verändert werden.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß
eine Betriebsart einstellbar ist, die dem Notbetrieb entspricht.
Die damit mögliche Handeingabe
bringt zudem weitere wichtige Vorteile:
Der Steuerungsbauer kann die Anlage (Prozeß) austesten,
ohne dabei auf den Rechner und die Software angewiesen zu
sein. Fehler der Hardware oder der Verdrahtung sind so
innerhalb kürzester Zeit sehr einfach auffindbar. Die
Inbetriebnahme der Software wird dadurch vereinfacht, daß
die Prozeßseite schon geprüft ist. Es ergibt sich daraus
eine klare Verantwortungsschnittstelle zwischen Hard- und
Software-Lieferant.
Eine weitere und besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht
vor, daß als Peripheriebausteine optisch und/oder akustisch
wahrnehmbare und den Normal- bzw. den Notbetrieb anzeigende
Signalvorrichtungen eingesetzt werden können, die mit
definiertem Informationsgehalt versorgt sind.
Man erkennt, daß hier die einfache Art und Weise entscheidend
ist, mit geringen Hardware-Kosten eine Notfunktion zu
verwirklichen, wobei mit demselben Modul auch eine sehr
einfache Inbetriebnahme ermöglicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt und wird im folgenden näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Anlage mit denzentralen Schnittstellenbausteinen
und Simulationseinheiten im Normalbetrieb,
wobei die Information an die Peripherie über
die SPS erfolgt.
Fig. 2 die Anlage nach Fig. 1 im Notbetrieb, wobei
die Information an die Peripherie über die
Simulation erfolgt, da vom Rechner her der
Datenfluß unterbrochen ist,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der Simulation und
Fig. 4 eine Träger-Modul-Simulation in
Explosionsdarstellung.
In den Fig. 1 bis 2 ist eine Anlage 10 mit einer
Steuerungseinheit 12, hier SPS, mit Schnittstellenbausteinen
14-20 sowie mit Peripheriebausteinen 22-28 dargestellt.
Hierbei sind mehrere Simulationsmodule 14 bis 20 vorgesehen,
die mit den Schnittstellenbausteinen funktionell verbindbar
sind. Die Simulationsmodule 14.1-20.1 sind mit
Handbedienebene und Notautomatik zum direkten Aufschnappen
auf busgekoppelte dezentrale Schnittstellenbausteine
ausgestattet. Dabei definieren die Simulationsmodule
14.1-20.1 Notfunktionsebenen. Fig. 1 zeigt den
Normalbetrieb. Die Simulationen 14.1 . . . 20.1 sind nicht
aktiv. Die Stellung des Notausgangs 22 und des Schwenkarms
24 wird dabei von der SPS über das dezentrale
Schnittstellenmodul vorgegeben. Die Notbeleuchtung 26 bleibt
dunkel und die Sirene 28 bleibt still. Im Notbetrieb, Fig.
2 (Simulation aktiv), ist der Notausgang ganz offen, der
Schwenkarm 24 in der Ausgangsstellung, die Notbeleuchtung
26 hell und die Sirene 28 heult. Diese Zustände sind über
die Simulation fest eingestellt, da zwischen SPS und
Schnittstellenmodulen kein Datenfluß mehr besteht. Die
Simulationen 14.1, 16.1, 18.1 und 20.1 sind an die Module
14, 16, 18, 20 direkt angeschlossen und bilden dabei eine
kompakte Einheit. Dem Prinzipschaltbild nach Fig. 3 sind
weitere Einzelheiten des Moduls entnehmbar.
Schließlich zeigt Fig. 4 eine Träger-Modul-Simulation in
Explosionsdarstellung. Dabei ist zu erkennen, daß die
Anschlüsse 15 als individuelle Anschlüsse, hier
Schraubklemmen, ausgebildet sind. Diese Anschlußtechnik
könnte selbstverständlich auch in Form von
Käfigzugfederklemmen, verschiedenen Stecksystemen,
Schneidklemm-Anschlüssen, M8-Rundstecker für Sensorik usw.
ausgebildet sein. Bei dem in Fig. 4 rechts dargestellten,
dezentralen Schnittstellenmodul ist oben die Simulation
14.1 mit den Schaltern und im mittleren Bereich der
Schnittstellenbaustein 14 mit Platz für individuelle
Kanalbeschriftung, LED-Status-Anzeige und
Kanalbezeichnung. Im unteren Bereich ist der Anschlußträger
15 hier mit Schraubklemmen ausgeführt.
Auf der Simulationseinheit (Fig. 3) können drei Betriebsarten
mittels Betriebswahlschalter eingestellt werden:
Hand: Mit dem Simulationsschalter pro Kanal
kann das Signal entweder Richtung SPS
(DE) oder Richtung Prozeß (DA) auf Logisch
1, Logisch O oder Neutral
(Signaleingang = Signalausgang) geschaltet
werden.
O: Die Simulationseinheit ist nicht aktiv
(alle Signale neutral).
Automatik: An das Modul kann ein Signal aufgeschaltet
werden, das die auf der Simulationseinheit
vorhandenen Simulationsschalter pro Kanal
aktiv schaltet (Notsteuerung). Das Signal
kann ein Watchdog der übergeordneten
Steuerung sein.
Ein potentialfreier Kontakt meldet, ob auf der
Simulationseinheit ein Kanal nicht auf Neutral geschaltet
ist.
Dieses Signal wird auch mit einer LED auf der
Simulationseinheit angezeigt. Der Simulationskontakt spricht
nur an, wenn der Schalter der Simulationseinheit auf H (Hand)
steht und ein Kanal nicht auf Neutral geschaltet ist. Der
Simulationskontakt spricht auch an, wenn der Schalter auf
Stellung A (Automatik) steht, ein Kanal nicht auf Neutral
geschaltet ist und das Notsteuersignal (Watchdog) nicht
mehr anliegt.
Mit den Simulationseinheiten kann der teure Aufbau einer
redundanten Steuerung eliminiert werden. Bei
Steuerungsausfall erfolgt eine automatische Übernahme der
wichtigsten Funktionen durch die Simulation. Dank der
Simulationseinheiten ist keine aufwendige Handbedienebene
auf der Schaltschrankfront erforderlich. Kontrolle und
Inbetriebnahme ist bereits ohne SPS-Software möglich. Ferner
ist von Bedeutung, daß mit der Simulationseinheit eine
effiziente und kostengünstige Inbetriebnahme möglich ist.
Claims (4)
1. Anlage (10) mit einer zentralen Steuerungseinheit (12),
z. B. speicherprogrammierbare Steuerung oder
Personalcomputer, mit dezentralen Schnittstellenbaugruppen
(14-20) und daran angeschlossenen Peripherieeinrichtungen,
z. B. Ventilen, Motoren, Anzeigen, Sensoren,
gekennzeichnet durch
Simulationsmodule (14.1-20.1) die durch Aufschnappen auf
die dezentralen Schnittstellenbaugruppen funktionell
mit diesen verbindbar sind, die bei Unterbrechung des
Datenflusses zwischen den Schnittstellen-Baugruppen und
der Steuerungseinheit einen Notbetrieb der
Peripherieeinrichtungen aufrechterhalten, wobei jedes
Simulationsmodul eine Schnittstelle zur Handeingabe zur
Definition von Funktionen der Peripherieeinrichtungen
im Notbetrieb aufweist.
2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Peripherieeinrichtungen optisch und/oder akustisch
wahrnehmbare, anzeigende Signalvorrichtungen (25-28)
vorgesehen sind, die den Normal- bzw. Notbetrieb anzeigen.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Funktionen der Peripherieeinrichtungen durch
Handeingabe im Notbetrieb einstellbar sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Betriebswahlschalter vorgesehen ist, mit dem
eine Betriebsart einstellbar ist, die dem Notbetrieb
entspricht.
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1994
- 1994-04-19 DE DE19944413126 patent/DE4413126C2/de not_active Expired - Fee Related
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