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.