WO2005101148A2 - Verfahren und system zur virtuellen inbetriebsetzung einer technischen anlage mit bevorzugter verwendung - Google Patents

Verfahren und system zur virtuellen inbetriebsetzung einer technischen anlage mit bevorzugter verwendung Download PDF

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WO2005101148A2
WO2005101148A2 PCT/EP2005/051536 EP2005051536W WO2005101148A2 WO 2005101148 A2 WO2005101148 A2 WO 2005101148A2 EP 2005051536 W EP2005051536 W EP 2005051536W WO 2005101148 A2 WO2005101148 A2 WO 2005101148A2
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Christof Carl
Rolf-Peter Hofmann
Dirk Schaumburg
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • Technical systems e.g. in the manufacturing industry, are highly complex and represent a network of coordinated and interlocking technical resources.
  • the interaction of these technical resources of the respective technical system is intended to achieve the desired work results, e.g. the production of motor vehicles in a car manufacturing plant.
  • Equipment necessary instrumentation e.g. in the form of electrical and / or pneumatic drives and actuators and e.g. electromagnetic or radio sensors, not visible in the CAD drawings.
  • the CAD drawings are based on the structural and mechanical constructive
  • the invention is based on the object of specifying a method and a system which enables virtual testing of a technical system which is only available as a CAD drawing.
  • the principle of the invention is based on the fact that a CAD drawing, in which the technical resources of a technical system are initially only shown, can be automatically prepared so that the functioning of the individual resources and, above all, their interaction in the entire system are simulated can.
  • the originally purely rigid CAD drawing is thus made dynamic and represents such a real image of a technical system that it can even be operated together via a control system, which may already be available on the system side. The controller does not notice that it is not working with the actual technical system, but with the dynamically expanded CAD drawing.
  • the technical resources which are initially only shown in terms of drawing technology are supplemented by all those mechanical and electrical objects which are later present on a real technical resource of this type and are necessary for its operation.
  • These mechanical and electrical objects are generally referred to as instrumentation objects.
  • the CAD drawing is therefore automatically supplemented in particular by sensors and actuators, for example light barriers, proximity switches, drives and the like.
  • sensors and actuators for example light barriers, proximity switches, drives and the like.
  • PLC programmable logic controller
  • 1 shows the block diagram of an advantageous embodiment of a system designed according to the invention for virtual commissioning of a technical system
  • 2 shows the layout of a CAD drawing object in a CAD drawing, which represents a roller conveyor as an exemplary technical resource
  • FIG. 4 shows, by way of example, the interaction of the CAD movement objects from FIG. 3 with the virtual commissioning means and the control during the course of a virtual commissioning.
  • the system has at least three components, which are advantageously implemented using a data processing system, e.g. a PC.
  • the first component is a commissioning block VIBS.
  • the second component is a CAD program for creating, changing, displaying and saving technical CAD drawings.
  • the third component is a data platform DB. This contains at least one library BD for resource data. A library PD for project data can also be available.
  • CAD drawings are used to represent a technical system and the associated technical resources.
  • a display unit LCD for example in the form of a monitor, is provided for displaying, in particular, the CAD drawing.
  • An essential element of the system according to the invention is a commissioning module VIBS. This Completes a piece of technical equipment shown in the CAD drawing in the form of a CAD drawing object, after a user has assigned a specified type of equipment, automatically with the attributes of the mechanical and / or electrical instrumentation objects required for this, in particular with actuators, sensors and parts.
  • the commissioning module VIBS and a data platform DB are connected to each other in FIG. 1 via a data interface S3.
  • the data platform DB contains at least one library BD for resource data and advantageously also a library PD for project data.
  • the data platform DB is preferably designed as a data storage device which contains files, streams or the like for data storage and / or data transmission.
  • the data platform DB and the libraries it contains can be accessed by the user using separate software and e.g. the input unit KB can be edited.
  • the permitted types of equipment and their physical and technical properties are listed in the form of attributes in the BD library for equipment data.
  • the attributes represent so-called default attributes, i.e. are preset standard values. Depending on the application, these can be adapted by the user.
  • further attributes can be recorded in a library PD for project data. These attributes then represent custom attributes, i.e. Values are pre-assembled by the user for specific projects or systems for one or more applications.
  • the CAD application is connected to the commissioning module VIBS via a data interface S2.
  • this automatically supplements the originally purely static CAD drawings with the associated mechanical and / or electrical instrumentation objects.
  • the instrumentation objects are in the form of so-called CAD movement objects in the associated CAD drawing.
  • CAD drawing object added. This will be explained in more detail below.
  • the commissioning module VIBS continues to handle the entire simulation, also called virtual commissioning, by representing the interface to the PLC control on the one hand and making it visible by animating the CAD drawing on the other.
  • the interaction of the VIBS commissioning module with such a dynamic CAD drawing creates a virtual commissioning model that realistically replicates a real system and its technical resources.
  • roller conveyor R symbolizes as an exemplary technical resource.
  • This has an elongated frame RR, in which roller elements RO are arranged in parallel one behind the other.
  • roller conveyor R e.g. a piece-shaped part RF, or a pallet or a carrier, e.g. in the by one
  • Arrow RF shown conveying direction can be moved.
  • the roller conveyor R should automatically convey the part RF, for example, until it reaches a sensor, e.g. a light barrier interrupted at the end of the roller conveyor.
  • a resource type is assigned to the CAD drawing object concerned in a first step.
  • the affected CAD drawing object must first be marked in the CAD drawing, ie selected.
  • the CAD drawing object concerned can advantageously be identified by an individual CAD ID.
  • the actual assignment of the equipment type takes place by selection from a list of the types available in the data platform DB.
  • the selected equipment type is identified by an individual KNOWLEDGE ID. Now an assignment of the KNOWLEDGE ID of the selected device type with the CAD ID of the selected CAD drawing object.
  • the instrumentation object VIBS reads the geometric data of the associated CAD drawing object from the CAD drawing using the individual CAD ID. These are in particular the position of the CAD drawing object in the drawing plane of the CAD drawing, i.e. its coordinates, and the dimensions of the CAD drawing object, e.g. Length L, width B, height H. Furthermore, the instrumentation object VIBS reads the instrumentation objects belonging to the assigned resource type and their attributes from the library BD for resource data of the data platform DB via the KNOWLEDGE ID.
  • the CAD drawing object which shows a roller conveyor R
  • This device type has three instrumentation objects of the type DRIVE, SENSOR and PART, which have, for example, the following attributes: Instrumentation object DRIVE • Position DRIVE • Position and size of the associated DRIVE AREA • Direction and speed of the DRIVE AREA
  • Attributes that contain position and size information can have absolute values with regard to the coordinate system of the Display CAD drawing or relative values in relation to the geometry data of the CAD object.
  • a separate VIBS data object is advantageously created in the commissioning block VIBS for each instrumentation object of the assigned equipment type.
  • the VIBS data objects are used to manage all data that are necessary for virtual commissioning and that are subject to possible changes during the virtual commissioning process.
  • the individual VIBS data objects store and manage the geometry data of the associated CAD drawing object read by means of the CAD ID and the attributes of the associated instrumentation objects read by means of the KNOWLEDGE ID.
  • the geometric data of instrumentation objects of the type DRIVE and PART, and the states of instrumentation objects of the type SENSOR are subject to change during the virtual commissioning process.
  • the data platform provided by the VIBS data objects enables data exchange both with the CAD drawing via the interface S2 and with the controller via the interface S3, thus providing the basis for virtual commissioning.
  • each VIBS data object the geometry data of instrumentation objects, which are or may be subject to changes during the course of virtual commissioning, are each managed in a CAD motion object.
  • the associated CAD drawing object in the CAD drawing is supplemented by the CAD moving objects of the associated instrumentation objects.
  • These represent a dynamic image of each instrumentation object and, in the originally rigid CAD drawing, enable the movements of all instrumentation objects involved to be visualized during the virtual commissioning process. So that the CAD movement objects move during the virtual commissioning process in the CAD drawing, their geometry data, in particular their position data, are cyclically recorded by the VIBS commissioning block in the associated VIBS data object, changed if necessary and output to the CAD system.
  • the geometry data of a CAD movement object is updated cyclically with the aid of the geometry data of the CAD drawing object and the attributes of the associated instrumentation object. In doing so, the starting positions recorded in the attributes and prescribed changes, in particular directions of conveyance and speeds, are taken into account. This applies in particular to CAD movement objects that visualize type DRIVE and PART instrumentation objects.
  • changes to the geometry data can also result from the fact that CAD movement objects in the CAD drawing are changed by manual intervention by a user, for example by displacement with a computer mouse.
  • VIBS records such changes in geometry data by cyclically reading the current position of the CAD movement objects in the CAD drawing object.
  • the VIBS data objects for the example shown in FIGS. 2 to 4 can have the following contents:
  • VIBS data object DRIVE Geometry data of the assigned CAD drawing object • PLC data control: output address, binary status of the output (bit, byte, word) • CAD motion object DRIVE: position (X, Y, Z), dimensions (L, W , H %) • CAD motion object DRIVE AREA: Position (X, Y, Z), dimensions (L, W, H %) • Reference to CAD drawing object in CAD drawing via individual CAD ID
  • VIBS data object SENSOR Geometry data of the assigned CAD drawing object • PLC data control: input address, binary status of the input (bit, byte, word) • CAD motion object SENSOR: position (X, Y, Z), dimensions (L, W, H .. .) • CAD moving object SENSOR AREA: Position (X, Y, Z), dimensions (L, W, H 7) • Reference to CAD drawing object in CAD drawing via individual CAD ID
  • VIBS data object PART Geometry data of the assigned CAD drawing object • CAD movement object PART: position (X, Y, Z), dimensions (L, W, H %) • Reference to CAD drawing object in CAD drawing via individual CAD -ID
  • FIG. 3 shows the CAD drawing object for the roller conveyor R which has been extended by the CAD movement objects.
  • five CAD movement objects DRIVE, RAIL, DRIVE AREA RA2 are included in the associated three VIBS data objects.
  • SENSOR RSl, SENSORBEREICH RS2 and TEIL TR managed and displayed in the CAD drawing object.
  • the CAD motion objects ANTRIEB RAl and SENSOR RSl indicated the size and location of the actual devices, while the CAD motion objects ANTRIEBSBEREICH RA2 and SENSORBEREICH RS2 symbolize the size and location of the action and effect areas of these devices.
  • the basic principle in virtual commissioning according to the invention is based on a calculation of overlap areas in the current geometry data of the CAD motion objects managed in the VIBS data objects.
  • the CAD drawing provides the necessary coordinate system and the geometry data derived from it.
  • the geometry data of the CAD movement object PART are recalculated cyclically and output to the CAD drawing. This causes a virtual movement of the CAD movement object with the respectively predetermined dynamic CAD drawing or a stop of the same.
  • the CAD motion object PART RT is located inside the CAD motion object DRIVE AREA RA2. If the control program of the PLC control system now activates the output address accordingly, the geometry data of the CAD movement object TEIL RT are updated cyclically in dependence on the attributes conveying direction and speed and output to the CAD drawing in such a way that the TEIL RT in FIG. 3 moved to the right at the desired speed.
  • the binary status of the Input or reset of the CAD movement object SENSOR AREA if, for example, the current geometry data of a CAD movement object of the SENSOR AREA type overlaps or does not overlap with the current geometry data of another CAD movement object, for example with a CAD movement object of the PART type, the binary status of the Input or reset of the CAD movement object SENSOR AREA.
  • the commissioning block VIBS When a virtual commissioning is carried out, the commissioning block VIBS cyclically reads the current geometry data of the CAD motion objects from the CAD drawing object and the current output data from the PLC using the CAD ID.
  • the VIBS commissioning block recalculates the PLC data of the CAD movement object of the sensor type and writes the input information to the PLC, and recalculates the PLC data of the CAD movement object of the drive type and moves it using the data in the CAD drawing. Since the commissioning block VIBS reads the geometry data cyclically, changes that are made manually via the CAD system in the CAD drawing are also taken into account in the VIBS data objects. If e.g. in the drawing a part is moved with the mouse over a sensor area, the input of the
  • Instrumentation object sensor switched accordingly in the associated VIBS data object.
  • the commissioning module VIBS advantageously has three program layers E1-E2-E3. These are logically vertically one above the other and are referred to as levels below. There is only vertical data exchange through the program layers, ie only adjacent levels, ie E1 and E2 or E2 and E3, exchange data. A data exchange directly between the levels El and E3 is therefore not programmatically possible.
  • the first level E 1 designated “PLC I / O data” in FIG. 1 represents a direct data interface to the programmable logic controller PLC.
  • the second level E 2 designated “instrumentation objects, VIBS data objects” in FIG. 2 , forms the actual data platform for the administration of all data which are necessary for the initialization and execution of the simulation.
  • the level E2 as explained above, also receives data from the data platform DB via an interface S3.
  • the third level E3, designated “CAD interface, geometry data” in FIG. 1, represents a direct data interface for the CAD application and CAD drawing.
  • the quasi outer levels E1 and E3 represent interface layers, which bring about data conversion for the purpose of communication with the PLC and communication with the CAD application.
  • the communication between level E2 and the control PLC advantageously takes place via an intermediate interface ST, as already shown in FIG. 1.
  • the data connections S41, ie writing data, and S42, ie reading data can either be pure software connections or a physical data bus, for example a so-called PROFIBUS or a data bus based on the "Industrial Ethernet" standard. This is used to manage technical resources of a system that does not actually exist for the purpose of simulation as abstract software objects.
  • the technical system ANL shown in dashed lines in FIG. 1, the "devices" symbolically indicated therein and their process interfaces I / O are therefore generally not yet available.
  • commissioning model consisting of the commissioning module VIBS, the "animated" CAD drawing and the data platform DB modeled.
  • the elements VIBS, CAD and DB can advantageously be processed as program elements in a personal computer PC.
  • the control PLC in the data processing unit PC can also be emulated in software.
  • the interface card ST would also be simulated by software.
  • the commissioning block starts the control. If the sensor is not damped, output A328.0 is set by the control, for example. This is shown in the example in FIG. 3. The value of this output is read out by the commissioning module and interpreted in such a way that the roller conveyor R is intended to convey and represents this conveying process in the CAD drawing by simulating the real motion sequence.
  • the commissioning module can simulate this simulation in a realistic manner, since the drive speed of the drive is known. This has preferably been read as an attribute from the resource data library of the data platform.
  • the commissioning module can also determine that the part has now been conveyed in the CAD drawing to a point that corresponds to the position of the sensor area while the simulation is running. In reality, the sensor would now be activated.
  • the commissioning block sets input E95.0 in the controller to simulate this activation.
  • the control reacts by resetting the output A328.0.
  • the commissioning block reads the current status of this output and reacts by stopping the simulation of the conveying process.
  • the current states of the CAD motion objects RT, RA2 and RS2 are recorded regularly while the simulation is running. This is shown in Fig. 3 by the logic connections G3, G2 and Gl.
  • the commissioning block causes the PLC controller to start the control program loaded in it
  • the PLC controller causes its outputs to be set depending on the inputs
  • the commissioning module records output values via level El and passes them on to level E2,
  • the commissioning module updates level E3 via level E2 depending on the output values
  • the commissioning module controls the CAD drawing via level E3, i.e. virtual commissioning takes place
  • the commissioning block uses level E3 to determine if conditions in the CAD drawing have changed during commissioning and passes these input states on to level E2.
  • the commissioning module updates level E1 via level E2 depending on changed input states and causes the input values to be output to the PLC via level E1.
  • the invention makes it possible to "control" a CAD drawing via a control PLC.
  • binary inputs and outputs of the PLC control can be set, or the PLC control - after setting the corresponding start conditions - takes over the control fully automatically.
  • the control works as if it were directly connected to the technical equipment that is actually available in a real technical system.
  • the particular advantage of the invention lies in the fact that neither the technical resources nor the technical system have to be present. Rather, all a corresponding system can be tested beforehand in a CAD drawing animated using the method according to the invention. This makes it possible to start up the system virtually.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) betrifft eine Anordnung mit einem CAD-System (CAD) zur Erstellung und Darstellung einer CAD-Zeichnung mit CAD-Zeichnungsobjekten (R) für technische Betriebsmittel der Anlage (ANL). Weiterhin ist eine Datenplattform (DB) mit einer Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD), in der zumindest die Attribute der zu einem technischen Betriebsmitteltyp gehörigen Instrumentierungsobjekte verzeichnet sind, und eine Steuerung (PLC), die ein Steuerungsprogramm für die technische Anlage (ANL) ausführt, vorhanden. Erfindungsgemäß wird einem ausgewählten CAD-Zeichnungsobjekt (R) ein Betriebsmitteltyp aus der Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD) zugeordnet. Schließlich werden für jedes Instrumentierungsobjekt des Betriebsmitteltyps zumindest unter Berücksichtigung von dessen Attribute CAD-Bewegungsobjekte (RA1, RA2, RT, RS1, RS2) gebildet und im zugehörigen CAD-Zeichnungsobjekt (R) der CAD-Zeichnung zu Anzeige gebracht.

Description

Beschreibung
Verfahren und System zur virtuellen Inbetriebsetzung einer technischen Anlage mit bevorzugter Verwendung
Technische Anlagen, z.B. in der Fertigungsindustrie, sind hoch komplex und stellen ein Netz von aufeinander abgestimmten und ineinander eingreifenden technischen Betriebsmitteln dar. Durch das Zusammenwirken dieser technischen Betriebsmitteln der jeweiligen technischen Anlage sollen die gewünschten Arbeitsergebnisse erzielt werden, z.B. die Herstellung von Kraftfahrzeugen in einer PKW- Fertigungsanlage.
Wird eine derartige technische Anlage neu aufgebaut oder eine vorhandene technische Anlage umgebaut, so müssen hierzu üblicherweise aufwendige CAD-Zeichnungen erstellt werden. In diesen sind alle technischen Betriebsmittel der technischen Anlage in allen konstruktiven Einzelheiten dargestellt. Die CAD-Zeichnungen ermöglichen eine bautechnische Errichtung aller beteiligen technischen Betriebsmittel in der jeweils gewünschten Position und Lage in der technischen Anlage.
In der Regel ist aber die zu einem bestimmten technischen
Betriebsmittel notwendige Instrumentierung z.B. in Form von elektrischen und/oder pneumatischen Antrieben und Aktoren und z.B. elektromagnetischen bzw. funktechnischen Sensoren, in den CAD-Zeichnungen nicht ersichtlich. Die CAD-Zeichnungen sind auf die bautechnischen und mechanisch konstruktiven
Details der technischen Betriebsmittel und deren räumliche Anordnung in der technischen Anlage fokussiert.
Es tritt somit dass Problem auf, dass aus der bautechnischen und räumlichen Anordnung der technischen Betriebsmittel in der technischen Anlage, die in der CAD-Zeichnung niedergelegt ist, auf deren logisches Zusammenwirken unter dem steuerungs- und/oder regelungstechnischen Einfluss z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung geschlossen werden muss. In der Praxis ist es dabei z.B. bei der Planung einer fertigungs- technischen Anlage nicht immer ganz auszuschließen, dass bei der späteren praktischen Inbetriebnahme der real aufgebauten technischen Anlage an kritischen Bereichen Schwierigkeiten auftreten. In Extremfällen muss die Anlage an dieser Stelle noch einmal umgebaut werden muss. Weiterhin kann mit Hilfe eines detaillierten bautechnischen und räumlich konstruktiven Entwurfes einer technischen Anlage in Form einer CAD-Zeichnungen noch nicht sichergestellt werden, das diese auch im späteren Betrieb unter steuerungs- und ablauftechnischen Bedingungen optimal funktioniert. Bei der Planung von technischen Anlagen kommt es heute nicht nur darauf an, dass die beteiligten technischen Betriebsmittel ordnungsgemäß, sondern insbesondere auch zeitoptimal zusammenwirken, also die gesamte Anlage eine möglichst minimale Taktzeit hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und ein System anzugeben, welches eine virtuelle Erprobung einer nur als CAD Zeichnung vorliegenden technischen Anlage ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst mit dem in Ansprüchen 1 bzw. 13 ange- gebenen Verfahren bzw. System. Vorteilhafte weitere Ausbildungen des Verfahrens und des Systems, und eine vorteilhafte Verwendung des Systems sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Prinzip der Erfindung beruht darauf, dass eine CAD-Zeichnung, in der die technischen Betriebsmittel einer technischen Anlage zunächst nur dargestellt sind, automatisch so aufbereitet werden kann, das damit die Funktionsweise der einzelnen Betriebsmittel und vor allem deren Zusammenwirken in der gesamten Anlage simuliert werden kann. Die ursprünglich rein starre CAD-Zeichnung wird somit dynamisiert und stellt ein derart reales Abbild einer technischen Anlage dar, dass diese kann sogar über eine Steuerung, die anlagenseitig bereits vorhanden sein kann, gemeinsam betrieben werden kann. Die Steuerung merkt dabei nicht, dass sie nicht mit der tatsächlichen technischen Anlage, sondern mit der dynamisch erwei- terten CAD-Zeichnung zusammenarbeitet. Hierzu wird erfindungsgemäß in der CAD-Zeichnung die zunächst nur rein zeichentechnisch dargestellten technischen Betriebsmittel um alle diejenigen mechanischen und elektrischen Objekte ergänzt, die später an einem realen technischen Be- triebsmittel dieser Art vorhanden und zu dessen Betrieb notwendig sind. Diese mechanischen und elektrischen Objekte werden allgemein als Instrumentierungsobjekte bezeichnet. Die CAD-Zeichnung wird also automatisch insbesondere um Sensoren und Aktoren ergänzt, z.B. um Lichtschranken, Näherungsschal- ter, Antriebe und dergleichen. Nun ist es auch möglich, über eine z.B. bereits real vorhandene speicherprogrammierbare Steuerung SPS virtuell auf die technischen Betriebsmittel in der CAD Zeichnung steuerungstechnisch zuzugreifen. Die durch die CAD-Zeichnung repräsentierte technische Anlage kann also nach dieser Ergänzung durch Einsatz derjenigen Steuerung, die für den zukünftigen Betrieb der realen Anlage ohnehin vorgesehen ist, quasi virtuell vollständige in Betrieb genommen werden. Dabei wird erfindungsgemäß der Betrieb der technischen Anlage durch Animation der CAD-Zeichnung visualisiert . Hierzu ist noch kein physikalischer Aufbau der technischen Anlage notwendig. Gegebenenfalls kann auch die speicherprogrammierbare Steuerung z.B. auf einem Personalcomputer durch entsprechende Software emuliert werden. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt also darin, dass der aktuelle Zustand der Simulation mit Hilfe eines Inbetriebnahmebausteines direkt in der CAD-Zeichnung animiert dargestellt werden kann. Es sind also keine separaten, ausschließlich zur Visualisierung der Simulation notwendigen Anzeigemittel notwendig.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgend kurz angeführten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen :
Fig. 1 das Blockschaltbild einer vorteilhaften Ausführung eines gemäß der Erfindung gestalteten Systems zur virtuellen Inbetriebnahme einer technischen Anlage, Fig. 2 das Layout eines CAD-Zeichnungsobjektes in einer CAD- Zeichnung, das eine Rollenbahn als ein beispielhaftes technisches Betriebsmittel darstellt,
Fig. 3 das CAD-Zeichnungsobjekt von Fig. 2, dem der Be- triebsmitteltyp ROLLENBAHN zugewiesen wurde und das vom virtuellen Inbetriebnahmemittel um diejenigen CAD-Bewegungsobjekte ergänzt wurde, welche die zum Betriebsmitteltyp ROLLENBAHN gehörigen Instrumentierungsobjekte repräsentieren, und
Fig. 4 beispielhaft das Zusammenspiel der CAD-Bewegungsobjekte von Fig. 3 mit dem virtuellen Inbetriebnahmemittel und der Steuerung während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebsetzung.
Fig. 1 zeigt einen vorteilhaften Aufbau eines gemäß der Er- findung gestalteten Systems in Form eines Blockschaltbildes. Dieses soll nachfolgend näher erläutert werden.
Das System verfügt zumindest über drei Komponenten, die vorteilhaft mit Hilfe eines Datenverarbeitungssystems, z.B. einem PC, ausgeführt werden. Die erste Komponente ist ein Inbe- triebnahmebaustein VIBS. Die zweite Komponente ist ein CAD Programm zur Erstellung, Änderung, Anzeige und Speicherung von technischen CAD Zeichnungen. Die dritte Komponente ist eine Datenplattform DB. Diese enthält zumindest eine Bibliothek BD für Betriebsmittel-Daten. Es kann zusätzlich auch eine Bibliothek PD für Projekt-Daten vorhanden sein.
Mit Hilfe einer externen Eingabeeinheit KB, z.B. einer Tastatur oder einer Maus, kann auf die CAD Anwendung zugegriffen und die CAD Zeichnungen entworfen, geändert, angezeigt und gespeichert werden können. Dabei dienen CAD-Zeichnung zur Darstellung einer technischen Anlage und der dazugehörigen technischen Betriebsmittel. Zur Anzeige insbesondere der CAD- Zeichnung ist eine Anzeigeeinheit LCD z.B. in Form eines Monitors vorhanden. Ein wesentliches Element des erfindungsgemäßen Systems ist ein Inbetriebnahmebaustein VIBS. Dieses ergänzt ein in der CAD-Zeichnung in Form eines CAD-Zeichnungsobjektes dargestelltes technisches Betriebsmittel, nachdem diesem von einem Anwender ein vorgegebener Betriebsmitteltyp zugewiesen wurden, automatisch um die Attribute der dafür benötigten mechanischen und/oder elektrischen Instrumentierungsobjekte, insbesondere um Aktoren, Sensoren und Teile.
Hierzu sind in Fig. 1 der Inbetriebnahmebaustein VIBS und eine Datenplattform DB über eine Datenschnittstelle S3 mitei- nander verbunden. Die Datenplattform DB enthält zumindest eine Bibliothek BD für Betriebsmittel-Daten und vorteilhaft zusätzlich eine Bibliothek PD für Projekt-Daten. Die Datenplattform DB ist bevorzugt als ein Datenspeicher ausgeführt, der Dateien, Streams oder ähnliches zur Datenspeicherung und/oder Datenübermittlung enthält. Die Datenplattform DB und die enthaltenen Bibliotheken können vom Anwender über eine getrennte Software und z.B. die Eingabeeinheit KB bearbeitet werden. Dabei sind in der Bibliothek BD für Betriebsmittel- Daten die zulässigen Betriebsmitteltypen und deren physika- lische und technische Eigenschaften in Form von Attributen verzeichnet. Die Attribute stellen dabei sogenannte Default- Attribute dar, d.h. sind voreingestellte Standardwerte. Diese können je nach Anwendungsfall vom Anwender angepasst werden. Zusätzlich können in einer Bibliothek PD für Projekt-Daten weitere Attribute verzeichnet sein. Diese Attribute stellen dann Custom-Attribute dar, d.h. sind vom Anwender projekt- bzw. anlagenspezifisch für einen oder mehrere Anwendungsfälle vorkonfektionierte Werte.
Zur Durchführung der Aufbereitung der CAD-Zeichnung ist die CAD-Anwendung erfindungsgemäß über eine Daten-Schnittstelle S2 mit dem Inbetriebnahmebaustein VIBS verbunden. Dieses bewirkt zum einen die automatische Ergänzung der ursprünglich rein statischen CAD Zeichnungen um die dazugehörigen mechanischen und/oder elektrischen Instrumentierungsobjekte. Er- findungsgemäß werden die Instrumentierungsobjekte in Form von sogenannten CAD-Bewegungsobjekten im zugehörigen CAD-Zeich- nungsobjekt der CAD-Zeichnung ergänzt. Dies wird nachfolgend noch nähert erläutert werden. Der Inbetriebnahmebaustein VIBS wickelt weiterhin die gesamte Simulation, auch virtuelle Inbetriebnahme genannt, ab, indem es einerseits die Schnitt- stelle zur Steuerung PLC darstellt und anderseits diese durch Animation der CAD Zeichnung sichtbar macht. Durch das Zusammenwirken des Inbetriebnahmebausteins VIBS mit einer derart dynamisierten CAD Zeichnung entsteht ein virtuelles Inbetriebnahmemodell, welches eine reale Anlage und deren techni- sehe Betriebsmittel realitätsnah nachbildet.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens und das Zusammenwirken der Elemente des erfindungsgemäßen Systems wird nachfolgend an einem in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Beispiel erläutert. Dabei ist in den Figuren 2 und 3 CAD- Zeichnungsobjekt dargestellt, dass eine sogenannte Rollenbahn R als ein beispielhaftes technisches Betriebsmittel symbolisiert. Diese weist eine gestreckten Rahmen RR auf, in dem parallel hintereinander Rollenelemente RO angeordnet sind. Auf dieser Rollenbahn R kann z.B. ein stückgutförmiges Teil RF, bzw. eine Palette oder ein Träger, z.B. in der durch einen
Pfeil RF dargestellten Förderrichtung bewegt werden. Die Rollenbahn R soll das Teil RF beispielsweise automatisch so weit fördern, bis es einen Sensor, z.B. eine Lichtschranke, am Ende der Rollenbahn unterbrochen hat .
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in einem ersten Schritt eine Zuordnung eines Betriebsmitteltyps zu dem betroffenen CAD-Zeichnungsobjekt. Hierzu ist das betroffene CAD-Zeichnungsobjekt in der CAD- Zeichnung zunächst zu markieren, d.h. auszuwählen. Datentech- nisch ist kann das betroffene CAD-Zeichnungsobjekt vorteilhaft durch eine individuelle CAD-ID gekennzeichnet sein. Nun erfolgt die eigentliche Zuordnung des Betriebsmitteltyps durch Auswahl aus einer Liste der in der Datenplattform DB verfügbaren Typen. Der ausgewählte Betriebsmitteltyp ist durch eine individuelle WISSENS-ID gekennzeichnet. Nun ist auch datentechnisch eine Zuordnung der WISSENS-ID des ausge- wählten Betriebsmitteltyps mit der CAD-ID des markierten CAD- Zeichnungsobjektes bewirkt.
Im einem nächsten Schritt liest das Instrumentierungsobjekt VIBS über die individuelle CAD-ID aus der CAD-Zeichnung die Geometriedaten des zugehörigen CAD-Zeichnungsobjektes. Dies sind insbesondere die Lage des CAD-Zeichnungsobjektes in der Zeichenebene der CAD-Zeichnung, d.h. dessen Koordinaten, und die Abmessungen des CAD-Zeichnungsobjektes, z.B. Länge L, Breite B , Höhe H. Weiterhin liest das Instrumentierungsob- jekt VIBS über die WISSENS-ID aus der Bibliothek BD für Betriebsmittel-Daten der Daten-Plattform DB die zum zugeordneten Betriebsmitteltyp gehörigen Instrumentierungsobjekte und deren Attribute.
Im Beispiel der Figuren 2 bis 4 wurde dem CAD-Zeichnungsob- jekt, dass eine Rollenbahn R zeigt, der entsprechende Betriebsmitteltyp einer Rollenbahn mit z.B. zwei Bewegungsgeschwindigkeiten und einer Förderrichtung zugeordnet. Dieser Betriebsmitteltyp weist drei Instrumentierungsobjekte vom Typ ANTRIEB, SENSOR und TEIL auf, welche beispielhaft über die folgenden Attribute verfügen: Instrumentierungsobjekt ANTRIEB • Position ANTRIEB • Position und Größe des dazugehörigen ANTRIEBSBEREICHS • Förderrichtung und Geschwindigkeit des ANTRIEBSBEREICHS
Instrumentierungsobjekt SENSOR • Position SENSOR • Position und Größe des dazugehörigen SENSORBEREICHS
Instrumentierungsobjekt TEIL • Position, d.h. insbes . Ausgangslage, und Größe
Attribute, welche Positions- und Größenangaben beinhalten, können absolute Werte bezüglich des Koordinatensystems der CAD-Zeichnung oder relative Werte in Bezug auf die Geometriedaten des CAD-Objektes darstellen.
Vorteilhaft wird im Inbetriebnahmebaustein VIBS für jedes Instrumentierungsobjekt des zugeordneten Betriebsmitteltyps ein eigenes VIBS-Datenobjekt angelegt. Die VIBS-Datenobjekte dienen zur Verwaltung aller Daten, die für eine virtuelle Inbetriebnahme notwendig sind und die während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebnahme möglichen Veränderungen unterworfen sind. So werden in den einzelnen VIBS-Datenobjekten insbesondere die mittels der CAD-ID gelesenen Geometriedaten des zugehörigen CAD-Zeichnungsobjektes und die mittels der WISSENS-ID gelesenen Attribute der zugehörigen Instrumentierungsobjekte gespeichert und verwaltet. Dabei unterliegen während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebnahme vor al- lern die Geometriedaten von Instrumentierungsobjekten vom Typ ANTRIEB und TEIL, und die Zustände von Instrumentierungsobjekten vom Typ von SENSOR Veränderungen. Die durch die VIBS- Datenobjekte bereitgestellte Datenplattform ermöglicht einen Datenaustausch sowohl mit der CAD-Zeichnung über die Schnitt- stelle S2, als auch mit der Steuerung über die Schnittstelle S3, und stellt somit die Grundlage für die virtuelle Inbetriebnahme bereit.
Es ist vorteilhaft, wenn in jedem VIBS-Datenobjekt die Geometriedaten von Instrumentierungsobjekten, die während des Ab- laufes einer virtuellen Inbetriebsetzung Veränderungen unterworfen sind oder sein können, jeweils in einem CAD-Bewegungsobjekt verwaltet werden. Erfindungsgemäß wird das zugehörige CAD-Zeichnungsobjekt in der CAD-Zeichnung zeichentechnisch um die CAD-Bewegungsobjekte der dazugehörigen Instrumentierungs- Objekte ergänzt. Diese stellen ein dynamisches Abbild von jedem Instrumentierungsobjekt dar und ermöglichen in der ursprünglich starren CAD-Zeichnung eine Visualisierung der Bewegungen von allen beteiligten Instrumentierungsobjekten während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebsetzung. Damit sich die CAD-Bewegungsobjekte während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebsetzung in der CAD-Zeichnung quasi bewegen, werden deren Geometriedaten, insbesondere deren Positionsdaten, vom Inbetriebnahmebaustein VIBS im dazugehörigen VIBS- Datenobjekt zyklisch erfasst, gegebenenfalls verändert und an das CAD-System ausgegeben. Auf diese Weise können in der CAD- Zeichnung Bewegungen simuliert werden. Die Geometriedaten eines CAD-Bewegungsobjekts werden unter Zuhilfenahme der Geometriedaten des CAD-Zeichnungsobjektes und der Attribute des dazugehörigen Instrumentierungsobjekts zyklisch aktualisiert. Dabei werden insbesondere die in den Attributen verzeichneten Ausgangslagen und vorgeschriebene Veränderungen, wie insbesondere Förderrichtungen und Geschwindigkeiten, berücksichtigt. Dies betrifft insbesondere CAD-Bewegungsobjekte, die Instrumentierungsobjekte von Typ ANTRIEB und TEIL visualisie- ren. Zum anderen können aber Änderungen von Geometriedaten auch dadurch entstehen, dass CAD-Bewegungsobjekte in der CAD- Zeichnung durch einen manuellen Eingriff eines Nutzers verändert werden, z.B. durch Verschiebung mit einer Computer-Maus. Derartige Änderungen von Geometriedaten werden von VIBS durch zyklisches Lesen der aktuellen Lage der CAD-Bewegungsobjekte im CAD-Zeichnungsobjekt erfasst.
Die VIBS-Datenobjekte für das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Beispiel können folgende Inhalte aufweisen :
VIBS-Datenobjekt ANTRIEB • Geometriedaten des zugeordneten CAD- Zeichnungsobjektes • Steuerung PLC-Daten: Ausgangsadresse, binärer Status des Ausgangs (Bit, Byte, Wort) • CAD-Bewegungsobjekt ANTRIEB : Lage (X,Y,Z), Abmessungen (L,B,H ... ) • CAD-Bewegungsobjekt ANTRIEBSBEREICH : Lage (X,Y,Z), Abmessungen (L,B,H ...) • Verweis auf CAD-Zeichungsobjekt in CAD-Zeichnung über individuelle CAD-ID
VIBS-Datenobjekt SENSOR • Geometriedaten des zugeordneten CAD-Zeichnungsobjektes • Steuerung PLC-Daten: Eingangsadresse, binärer Status des Eingangs (Bit, Byte, Wort) • CAD-Bewegungsobjekt SENSOR : Lage (X,Y,Z), Abmessungen (L,B,H ...) • CAD-Bewegungsobjekt SENSORBEREICH : Lage (X,Y,Z), Abmessungen (L,B,H ...) • Verweis auf CAD-Zeichnungsobjekt in CAD-Zeichnung über individuelle CAD-ID
VIBS-Datenobjekt TEIL • Geometriedaten des zugeordneten CAD-Zeichnungsobjektes • CAD-Bewegungsobjekt TEIL : Lage (X,Y,Z), Abmessungen (L,B,H ...) • Verweis auf CAD-Zeichnungsobjekt in CAD-Zeichnung über individuelle CAD-ID
So zeigt Fig. 3 das um die CAD- Bewegungsobjekte erweiterte CAD-Zeichnungsobjekt für die Rollenbahn R. Zu den drei Instrumentierungsobjekten ANTRIEB, SENSOR und TEIL des ausgewählten Betriebsmitteltyps werden in den dazugehörigen drei VIBS-Datenobjekten fünf CAD- Bewegungsobjekte ANTRIEB RAl, ANTRIEBSBEREICH RA2, SENSOR RSl, SENSORBEREICH RS2 und TEIL TR verwaltet und im CAD-Zeichnungsobjekt zur Anzeige gebracht. Dabei gaben die CAD- Bewegungsobjekte ANTRIEB RAl und SENSOR RSl die Größe und Lage der eigentlichen Geräte an, während die CAD-Bewegungsobjekte ANTRIEBSBEREICH RA2 und SENSORBEREICH RS2 die Größe und Lage der Aktions- bzw. Wir- kungsräume dieser Geräte symbolisieren.
In der Praxis ist es ist, wenn die CAD- Bewegungsobjekte in der CAD-Zeichnung mit unterschiedlichen Farben dargestellt werden. Hiermit können Instrumentierungsobjekte vom Typ Antrieb, Sensor und Teil beim Ablauf einer virtuellen Inbe- triebsetzung von einem Projekteur optisch gut verfolgt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, zusätzlich eine unter- schiedliche farbliche Darstellung der Instrumentierungsobjekte in Abhängigkeit vom Status von deren Ein- bzw. Ausgangssignale vorzunehmen.
Das Grundprinzip bei der virtuellen Inbetriebsetzung gemäß der Erfindung beruht auf einer Berechnung von Überschneidungs-Bereichen bei den aktuellen Geometriedaten der in den VIBS-Datenobjekten verwalteten CAD- Bewegungsobjekte. Die CAD-Zeichnung liefert dafür das erforderliche Koordinatensystem und die davon abgeleiteten Geometriedaten.
Wenn sich z.B. die aktuellen Geometriedaten des CAD- Bewegungsobjekts ANTRIEBSBEREICH mit den aktuellen Geometriedaten eines anderen CAD- Bewegungsobjektes überschneiden bzw. nicht überschneiden, z.B. mit einem CAD-Bewegungsobjekt vom Typ TEIL, werden die Geometriedaten des CAD-Bewegungsobjekts TEIL, abhängig von den Attributen Förderrichtung und Fördergeschwindigkeit zyklisch neu berechnet und an die CAD-Zeichnung ausgegeben. Dies bewirkt eine virtuelle Bewegung des CAD- Bewegungsobjekts mit den jeweils vorgegebenen Dynamik CAD-Zeichnung bzw. eine Stop desselben.
Im Beispiel der Fig. 3 liegt eine derartige Überschneidung vor. Das CAD- Bewegungsobjekt TEIL RT liegt dabei im Inneren des CAD-Bewegungsobjekts ANTRIEBSBEREICH RA2. Wird nun vom Steuerungsprogramm der Steuerung PLC die Ausgangsadresse entsprechend aktiviert, so werden die Geometriedaten des CAD- Bewegungsobjekts TEIL RT in Abhängigkeit von den Attributen Förderrichtung und Geschwindigkeit zyklisch derart aktualisiert und an die CAD-Zeichnung ausgegeben, dass sich das TEIL RT in Fig. 3 in der gewünschten Geschwindigkeit nach rechts bewegt .
Wenn sich andererseits z.B. die aktuellen Geometriedaten eines CAD- Bewegungsobjekts vom Typ SENSORBEREICH mit den aktuellen Geometriedaten eines anderen CAD- Bewegungsobjekts überschneiden bzw. nicht überschneiden, z.B. mit einem CAD- Bewegungsobjekt vom Typ TEIL, wird der binäre Status des Eingangs des CAD- Bewegungsobjekts SENSORBEREICH gesetzt bzw. rückgesetzt.
Im Beispiel der Fig. 3 ist ein derartiger Zustand dann erreicht, wenn das CAD-Bewegungsobjekt TEIL RT bis in das CAD- Bewegungsobjekt SENSORBEREICH RS2 am rechten Rand der Fig. 3 gefördert wurde. Nun wird die Eingangsadresse der Steuerung PLC so gesetzt, dass das Steuerungsprogramm die Aktivierung des CAD- Bewegungsobjekts ANTRIEBSBEREICH RA2 unterbricht. Dies wird vom Inbetriebnahmebaustein derart in die Geometrie- daten umgesetzt, dass das CAD-Bewegungsobjekt TEIL am rechten Rand der Fig. 3 stehen bleibt.
Beim Ablauf einer virtuellen Inbetriebsetzung liest also der Inbetriebnahmebaustein VIBS zyklisch mit Hilfe der CAD-ID die aktuellen Geometriedaten der CAD- Bewegungsobjekte aus dem CAD-Zeichnungsobjekt und die aktuellen Ausgangsdaten von der PLC. Der Inbetriebnahmebaustein VIBS berechnet die PLC-Daten des CAD- Bewegungsobjekts vom Typ Sensor neu und schreibt die Eingangsinformationen zur PLC, und berechnet die PLC-Daten des CAD- Bewegungsobjekts vom Typ Antrieb neu und bewegt die- se mittels der in der CAD-Zeichnung. Da der Inbetriebnahmebaustein VIBS zyklisch die Geometriedaten liest, werden auch Änderungen, die über das CAD-System in der CAD-Zeichnung manuell durchgeführt werden in den VIBS-Datenobjekten berücksichtigt. Wenn z.B. in der Zeichnung mit der Maus ein TEIL über einen Sensorbereich bewegt wird, wird der Eingang des
Instrumentierungsobjekts Sensor im dazugehörigen VIBS-Datenobjekt entsprechend geschaltet.
Gemäß einer besonders vorteilhaften und in der Fig. 1 bereits dargestellten Ausführung der Erfindung weist der Inbetrieb- nahmebaustein VIBS vorteilhaft drei Programmschichten El - E2 - E3 auf. Diese liegen logisch vertikal übereinander und werden nachfolgend kurz als Ebenen bezeichnet. Es findet dabei nur ein vertikaler Datenaustausch durch die Programmschichten hindurch statt, d.h. nur benachbarte Ebenen, also El und E2 bzw. E2 und E3, tauschen Daten aus. Ein Datenaustausch direkt zwischen den Ebenen El und E3 ist also programmtechnisch nicht möglich.
So stellt die erste Ebene El, in Fig. 1 mit "PLC E/A Daten" bezeichnet, eine direkte Datenschnittstelle zur speicherpro- grammierbaren Steuerung PLC dar. Die zweite Ebene E2, in Fig. 2 mit "Instrumentierungsobjekte, VIBS-Datenobjekte" bezeichnet, bildet die eigentliche Datenplattform zur Verwaltung aller Daten, welche für die Initialisierung und Abwicklung der Simulation notwendig sind. Hierzu bezieht die Ebene E2 wie oben erläutert auch Daten über eine Schnittstelle S3 von der Datenplattform DB. Die dritte Ebene E3, in Fig. 1 mit "CAD Schnittstelle, Geometriedaten" bezeichnet, stellt eine direkte Datenschnittstelle zur CAD-Anwendung und CAD-Zeichnung dar. Während also die innenliegende Ebene E2 die Datenplatt- form zur logischen Verwaltung aller Objekte bildet, die in einer CAD Zeichnung einer Simulation zugänglich sein sollen, stellen die quasi äußeren Ebenen El und E3 Schnittstellenschichten dar, welche eine Datenumsetzung zum Zwecke der Kommunikation mit der PLC und der Kommunikation mit der CAD An- wendung bewirken.
Vorteilhaft erfolgt die Kommunikation zwischen der Ebene E2 und der Steuerung PLC über eine zwischengeschaltete Schnittstelle ST, wie in Fig. 1 bereits dargestellt. Dabei kann es sich bei den Datenverbindungen S41, d.h. Daten schreiben, und S42, d.h. Daten lesen, entweder reine Softwareverbindungen oder um einen physikalischen Datenbus handeln, z.B. um einen sogenannten PROFIBUS oder einen auf dem Standard "Industrial Ethernet" basierenden Datenbus. Hierüber werden technische Betriebsmittel einer real nicht vorhandenen Anlage zum Zwecke der Simulation als abstrakte Software-Objekte verwaltet. Die in Fig. 1 strichliert dargestellte technische Anlage ANL, die darin symbolisch angedeuteten "Geräte" und deren Prozessschnittstellen E/A sind also in der Regel noch nicht vorhanden. Deren Funktionalität wird durch ein sogenanntes "Inbe- triebnahmemodell" bestehend aus dem Inbetriebnahmebaustein VIBS, der "animierten" CAD-Zeichnung und der Datenplattform DB nachgebildet. Die Elemente VIBS, CAD und DB können vorteilhaft als Programmelemente in einem Personalcomputer PC verarbeitet werden. Bei einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführung kann auch die Steuerung PLC in der Datenverarbeitungseinheit PC auch softwaremäßig emuliert werden. In diesem Falle würde auch die Schnittstellenkarte ST softwaremäßig nachgebildet werden.
Wird die virtuelle Inbetriebnahme nun von einem Anwender gestartet, so startet der Inbetriebnahmebaustein die Steuerung. Ist der Sensor nicht bedämpft, wird beispielsweise der Ausgang A328.0 von der Steuerung gesetzt. Diese ist im Beispiel der Fig. 3 dargestellt. Der Wert dieses Ausgangs wird vom Inbetriebnahmebaustein ausgelesen und so interpretiert, dass die Rollenbahn R fördern soll und stellt diesen Fördervorgang in der CAD-Zeichnung durch Simulation des realen Bewegungsablaufes dar. Der Inbetriebnahmebaustein kann diese Simulation realitätsecht nachbilden, da die Antriebsgeschwindigkeit des Antriebs bekannt ist. Diese ist bevorzugt als Attribut aus der Bibliothek für Betriebsmitteldaten der Datenplattform gelesen worden. Auf Grund dieser Daten kann der Inbetriebnahmebaustein auch feststellen, dass das Teil während des Ablaufes der Simulation in der CAD-Zeichnung nun bis zu einer Stelle gefördert wurde, die der Lage des Sensorbereiches entspricht. In Realität würde nun der Sensor aktiviert werden. Zur Simulation dieser Aktivierung setzt der Inbetriebnahmebaustein den Eingang E95.0 in der Steuerung. Die Steuerung reagiert mit dem Rücksetzen des Ausganges A328.0. Der Inbetriebnahmebaustein liest den aktuellen Zustand dieses Ausgangs und reagiert, in dem er die Simulation des Fördervor- ganges stoppt. Während des Ablaufes der Simulation werden die aktuellen Zustände der CAD-Bewegungsobjekte RT, RA2 und RS2 regelmäßig erfasst. Dies ist in Fig. 3 durch die logischen Verbindungen G3, G2 und Gl gezeigt.
Zusammenfassend laufen bei einer virtuellen Inbetriebnahme vorteilhaft die folgenden Schritte ab : 1. Der Inbetriebnahmebaustein veranlaßt, dass die Steuerung PLC das darin geladenen Steuerungsprogramm startet,
2. Die Steuerung PLC veranlaßt, dass deren Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen gesetzt werden,
3. Der Inbetriebnahmebaustein erfaßt Ausgangswerte über die Ebene El und reicht diese an die Ebene E2 weiter,
4. Der Inbetriebnahmebaustein aktualisiert die Ebene E3 über die Ebene E2 in Abhängigkeit von den Ausgangswerten,
5. Der Inbetriebnahmebaustein steuert über die Ebene E3 die CAD-Zeichnung an, d.h. die virtuelle Inbetriebsetzung läuft ab,
6. Der Inbetriebnahmebaustein ermittelt über die Ebene E3, falls sich im Laufe der Inbetriebsetzung Zustände in der CAD-Zeichnung geändert haben und reicht diese Eingangs-Zu- stände an die Ebene E2 weiter,
7. Der Inbetriebnahmebaustein aktualisiert die Ebene El über die Ebene E2 in Abhängigkeit veränderter Eingangszustände, und veranlaßt, dass die Eingangswerte über die Ebene El an die Steuerung PLC ausgegeben werden,
8. zurück zum Schritt 2 und erneuter Durchlauf der nachfolgenden Schritte.
Die Erfindung ermöglicht es, eine CAD-Zeichnung über eine Steuerung PLC quasi "zu steuern". Mit Hilfe des vorteilhaften Inbetriebnahmebausteins können z.B. binäre Eingänge und Aus- gänge der Steuerung SPS gesetzt werden, oder die Steuerung SPS übernimmt - nach Setzen von entsprechenden Startbedingungen - vollautomatisch die Steuerung. Dabei arbeitet die Steuerung so, als wäre sie direkt mit real vorhandenen technischen Betriebsmitteln in einer realen technischen Anlage verbunden. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass weder die technischen Betriebsmittel noch die technische Anlage vorhanden sein müssen. Vielmehr können durch alle Zu- stände einer entsprechenden Anlage vorher in einer durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens animierten CAD Zeichnung erprobt werden. Somit ist es möglich, die Anlage virtuell in Betrieb zu nehmen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) , mit einem CAD-System (CAD) zur Erstellung und Darstellung einer CAD-Zeichnung mit CAD- Zeichnungsobjekten (R) für technische Betriebsmittel der Anlage (ANL) , einer Datenplattform (DB) mit einer Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD) , in der zumindest die Attribute der zu einem technischen Betriebsmitteltyp gehörigen Instrumentierungsobjekte verzeichnet sind, und mit einer Steuerung (PLC) , die ein Steuerungsprogramm für die technische Anlage (ANL) ausführt, wobei einem ausgewählten CAD-Zeichnungsobjekt (R) ein Betriebsmitteltyp aus der Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD) zugeordnet wird, und für jedes Instrumentierungsobjekt des Betriebs- mitteltyps zumindest unter Berücksichtigung von dessen Attribute CAD- Bewegungsobjekte (RFl, RF2, RT, RSl, RS2) gebildet und im zugehörigen CAD-Zeichnungsobjekt (R) der CAD-Zeichnung zu Anzeige gebracht werden.
2. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer tech- nischen Anlage (ANL) , nach Anspruch 1, wobei zur Projektierung
al) Geometriedaten des CAD-Zeichnungsobjektes (R) aus des CAD-Zeichnung und Attribute der zu dem zugeordneten Betriebsmitteltyp gehörigen Instrumentierungsobjekte aus der Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD) gelesen werden, und
a2) die CAD- Bewegungsobjekte (RFl, RF2, RT, RSl, RS2) für jedes Instrumentierungsobjekt eines Betriebsmitteltyps unter Berücksichtigung der gelesenen Geometriedaten und Attribute gebildet werden.
3. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach Anspruch 2, wobei zum Ablauf
al) das Steuerungsprogramm gestartet und aktuelle Ausgangsdaten (S41) gelesen werden, und
a2) die Geometriedaten der CAD- Bewegungsobjekte zumindest unter Berücksichtigung der Geometriedaten des CAD-Zeichnungsobjektes (R) , der Attribute des zugehörigen Instrumentierungsobjekts und der aktuellen Ausgangsdaten (S41) der Steuerung (PLC) zyklisch aktualisiert und im CAD- Zeichnungsobjekt (R) in der CAD-Zeichnung zu Anzeige gebracht werden.
4. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei zur Erfassung von insbesondere manuell in der CAD- Zeichnung her- vorgerufenen Veränderungen der CAD- Bewegungsobjekte (RFl,
RF2, RT, RSl, RS2) deren Geometriedaten zyklisch aus dem CAD- Zeichnungsobjekt (R) gelesen werden.
5. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach einem der vorangegangenen An- sprüche, wobei Instrumentierungsobjekte vom Typ Aktor vorhanden sind, insbesondere Antriebe.
6. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach Anspruch 5, wobei zu einem Instrumentierungsobjekt vom Typ Aktor ein erstes, den Aktor betref- fendes CAD-Bewegungsobjekt (RAl), und ein zweites, den Aktorbereich betreffendes CAD-Bewegungsobjekt (RA2) vorhanden sind.
7. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach einem der vorangegangenen An- sprüche, wobei Instrumentierungsobjekte vom Typ Sensor vorhanden sind, insbesondere Lichtschranken und Näherungsschalter.
8. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach Anspruch 7, wobei zu einem Instrumentierungsobjekt vom Typ Sensor ein erstes, den Sensor betreffendes CAD-Bewegungsobjekt (RSl) , und ein zweites, den Sensorbereich betreffendes CAD-Bewegungsobjekt (RS2) vorhanden sind.
9. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Instrumentierungsobjekte vom Typ Teil vorhan- den sind.
10. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach Anspruch 9, wobei zu einem Instrumentierungsobjekt vom Typ Teil ein CAD-Bewegungsobjekt (RT) vorhanden ist.
11. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Zustandsänderungen der Instrumentierungsobjekte (RFl, RF2, RT, RSl, RS2) als aktuelle Eingangsdaten in das Steuerungsprogramm (S42) geschrieben werden.
12. Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei für jedes Instrumentierungsobjekt ein Datenobjekt (VIBS) gebildet wird, in dem zumindest die Geometriedaten des CAD-Zeichnungsobjektes (R) , die Attribute des je- weiligen Instrumentierungsobjekts und die dazugehörigen CAD- BewegungsObjekte (RFl, RF2, RT, RSl, RS2) verwaltet werden.
13. System zur Durchführung des Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Inbetriebnahmebau- stein (VIBS), der
a) eine erste Programmschicht (Ebene El) aufweist, welche als Schnittstelle zur Steuerung Ausgangsdaten vom Steuerungsprogramm erfasst (S41) . b) eine zweite Programmschicht (Ebene E2) aufweist, in der zumindest die CAD- Bewegungsobjekte verwaltet und aktualisiert werden, und
c) eine dritte Programmschicht (Ebene E3) aufweist, welche als Schnittstelle zum CAD-System aktualisierte CAD- Bewegungsobjekte an die CAD- Zeichnungsobjekte in der CAD- Zeichnung ausgibt.
14. System nach Anspruch 13, wobei über die erste Programmschicht (Ebene El) Eingangsdaten an das Steuerungsprogramm ausgegeben (S42) werden.
15. System nach Anspruch 13 oder 14, wobei über die dritte Programmschicht (Ebene E3) Veränderungen der CAD-Bewegungsobjekte erfasst und an die zweite Programmschicht (Ebene E2) weitergegeben werden.
16. Verwendung eines System nach einem der Ansprüche 13 bis 15 zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer fertigungstechnischen Anlage (ANL) .
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