DE4413126C2 - Anlage mit einer Steuerungseinheit - Google Patents

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.