基於可分配的技術目標的工業控制的裝置及方法
2023-05-27 02:03:11 1
專利名稱：基於可分配的技術目標的工業控制的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種用於技術過程的工業控制，尤其用於生產機器。
此外，本發明涉及技術過程的工業控制的編程或設計方法，尤其用於生產機器。
在此情況下，工業控制裝置是獨立的裝置，但它還可綜合在計算機、PC、獨立的裝置或傳動裝置中。
背景技術：
迄今公知的用於技術過程自動化的工業控制實質上是基於「SPS功能」、「MC功能」或技術功能。因為在這類功能的框架中預給定了一定的功能範圍，因此對專門過程的要求的最佳適配常常僅在一定條件下才有可能，其中在具體的應用例中經常整一組功能是多餘的(例如在工具機的MC控制的情況下可能一些已有的功能對於包裝機是多餘的)。
由DE 197 40 550還公知了用於技術過程的控制和/或控制加工機器運動的裝置，它操作控制程序。該控制程序由多個軟體模塊組成。其中本身為公知的可存儲編程的控制的過程控制功能及本身公知的MC控制的運動功能在統一的可設計的控制系統中實現。但是這裡各軟體模塊分別通過部分控制來操作，以致將對軟體模塊設置中心計算單元。
此外，由DE198 53 205公知了一種控制技術過程的方法，它基於分級功能及軟體部分按需要的連接以及可預給定的、至少可參數化的功能。但在這方面軟體部分的連接及設計還不能最佳地實現。
發明內容
本發明的目的在於，對於作為基礎的技術過程的各不同的控制任務及不同的邊界條件或要求，不但在其控制結構上且在其功能上以簡單的方式建立工業控制的最佳型式。
本發明是基於這樣的認識，即工業控制的運行時間系統和/或工程系統不僅操作SPS功能且操作運動功能和/或技術功能，及通過在工業控制的運行時間系統和/或工程系統中功能碼動態加載的可能性必定能實現其最佳型式，即控制的定標，此外，其中通過技術功能與裝置功能的分離可以使控制的建立或設計變得容易。
根據本發明，所述類型的工業控制的上述任務將如此實現，即該控制裝置具有用於控制基本功能的可普遍應用的、最好技術中性的基本系統，其中可分級的技術目標類型對技術功能補充控制的基本功能及根據可由用戶裁剪的分級在其相應的應用中作為技術目標來提供，其中將進行技術功能及裝置功能之間的分離。
技術目標代表現實世界中的單元。在上述工業控制中它例為工具機或生產機器的單元。技術目標提供了確定的技術上封閉的功能。它們可以有不同的連接，以便實現複雜的任務。通過——最好真實單元的——技術目標構成控制的技術功能，對於用戶或控制裝置的使用者使技術強度，即控制的能力變得清晰。此外作為軟體技術單元，技術目標可被用戶很容易地再使用到不同的應用及控制中。用戶在使用技術目標時可從其實施中將其抽象出來。用戶在其應用程式中可直接使用的技術目標類型由技術目標類型的分級形成。由一次確定的技術目標類型可獲得技術目標類型的任意多個(被裁剪的)分級。通過不僅在工程系統中且在運行時間系統中可實現的分級，使用戶很容易且很輕鬆地作到在其應用中使用技術目標。因此很容易擴展控制裝置的功能範圍。該擴展能力僅受HW限制條件(例如CPU功率或存儲器能力)的限制。
此外，用戶具有用現有的控制基本功能的基本系統來擴展其功能的可能性，這些功能對於其應用是實際需要的。它將如此實現，即對控制的基本系統加載明顯確定的、必需的技術目標。因此用戶可以單獨地建立具有確定功能的控制。通常在控制中存在的不必要功能由此得以避免及不會引起成本的額外增加。
本發明的另一優點在於技術功能及裝置功能的分離。其中技術目標由裝置中抽象出來，技術目標在該裝置上運行。因此可很容易地改變技術目標在裝置中的配置及程序的建立(即技術目標在應用程式中的使用)可與裝置無關地實現。由此裝置本身僅表現為技術目標運行環境。用戶可用對他來說最佳的方式方法來進行技術目標對裝置的實際配置。最佳化的標準例為滿負載、空間分配或總線長度。
此外的優點在於這種可定標的控制裝置的開發及生產。可提供必要的基本功能(基本系統)的控制裝置可以大量地極其簡單地製造(規模經濟)。
本發明的另一有利構型在於，技術目標之間通信連接自動發生或設計是在作為基礎的硬體布局和/或技術解決的基礎上實現的。在工程系統中技術目標對裝置的信息配置、裝置及網絡布局以及數據容量將被求值及由此產生通信通道的自動設計。因此用戶將容易建立程序。
本發明的另一有利型式在於，在技術目標之間通信連接的自動發生或設計時將考慮被技術目標分配或獲得的質量特性。該自動通信設計可實現所使用的裝置布局及網絡布局的有效利用，因為這裡抽象出的「服務質量」要求如廣播、脈衝同步、傳輸時間可最佳地反映在裝置性能及總線的性能上。在工程系統中技術目標對裝置的信息配置，裝置及網絡布局、以及數據容量將被求值及由此產生通信通道的自動設計。
本發明的另一有利型式在於，技術目標的靈活移動性和/或可分配性進行在不同或相同性能的硬體系統和/或運行時間系統上。技術目標與平臺或硬體無關。它不包括平臺或硬體專有的性能，及由此可很容易地被加載、移動及分配在不同的硬體系統和/或運行時間系統上。通過技術目標在不同或相同性能的硬體系統上可移動的、可分配的可能性，用戶可很靈活地利用及使用技術目標。在技術目標的移動及分配時不必擔心作為基礎硬體系統和/或運行時間系統方面的限制。此外通過技術目標的移動及分配使系統中的負載可靈活分配及平衡。
本發明的另一有利型式在於，技術目標的可靈活移動性和/或可分配性在不同或相同性能的硬體系統和/或運行時間系統上在設計中進行，其中設計涉及一個或多個控制單元的數據和/或程序。因此用戶具有在設計裝置中使用不同硬體的可能性，其還可具有不同的性能，基於其用戶能容易且靈活地分配技術目標，而不必需考慮該裝置的各性能。
本發明的另一有利型式在於，技術目標的功能分配是在實時上在通過脈衝同步等距離地彼此聯繫的控制單元中進行的。因此技術目標可分配在裝置或控制單元上，控制單元則通過通信媒體形成聯繫，該媒體允許脈衝同步等距離地聯繫。因此技術目標可在實時上彼此聯繫。在設計中技術目標類型的分級可被清楚地參考及可在(硬體(HW-))平臺上被重疊使用。
本發明的另一有利型式在於，該控制裝置的功能方面的技術定標是通過技術目標類型的可加載性能實現的。因此用戶具有實現其控制的功能性定標的可能性。用戶還由此可很簡單地使控制功能適配於作為基礎的當前的要求及邊界條件。該可擴展性不僅涉及裝置功能且還涉及技術功能。
本發明的另一有利型式在於，連接技術目標為複雜的技術目標，即所謂的容器目標(Container-Objekten)。由此用戶具有由「簡單」的技術目標建立複雜的技術目標的可能性，後者與「簡單」的技術目標相比可提供及表現為高級或複雜的技術功能。該連接通過技術目標之間的分級關係和/或數據流關係來實現。
本發明的另一有利型式在於，對用戶提供技術目標的不同顯示。提供技術目標的抽象機制允許(以應用階段或應用類型而定)對其不同的顯示。由工程如可得到設計的顯示(通常以樹支圖形式)和/或投入運行的顯示(如對於分級的布局及配置)。但還可提供編程技術的顯示。在該顯示中可對用戶提供技術目標的方式及性能。以人類工程學的觀點該顯示以圖形使用表面形式向用戶提供，如作為圖標(Icons)和/或時標(Masken)。
本發明的另一有利型式在於，設置技術目標對另外存在的技術目標及控制基本系統的無反作用的編程，只要反作用沒有明顯地被編程或設計。因此用戶可使技術目標的性能與另外技術目標或控制基本系統無關地編程。但當需要或必要時，用戶可明顯地編程或設計反作用。用戶在編程技術目標方面的靈活性由此得以提高。
本發明的另一有利型式在於，技術目標在工程系統中通過圖形單元和/或時標進行顯示。在使用技術目標時用戶通過圖形使用面可受到支持。由此設計或編程的效率及質量得以提高。
本發明的另一有利型式在於，可綜合技術目標類型為技術數據包。技術數據包表示為與技術和/或功能成整體的技術目標類型。通過技術數據便對控制的基本系統加載，該控制可用提供的各功能範圍來保持。這些控制具有極少的功能過多使用。通過綜合技術目標類型及配置為技術數據包一方面可實現結構化及分級化，另一方面技術數據包是使技術目標類型加載到控制裝置的運行時間系統的適當措施。
根據本發明，所述類型方法的上述任務將通過以下的步驟來實現(a)使用最好具有技術中性基本功能的基本系統；(b)對與用戶有關的技術目標進行分級；
(c)將技術目標連接成複雜功能的技術目標；(d)將技術目標分配和/或插入到裝置上；(e)在技術目標之間自動產生通信通道；(f)在另外的技術目標中尤其再使用已連接的複雜技術目標。
由此用戶具有以系統的、順序正確的方式實現所需控制功能的可能性，其中可保證，所得到的控制不會包括功能的過多使用。本發明的另一優點在於，用戶在建立其應用程式時，可使用與最後在其上運行的硬體及裝置無關的技術目標。在進行技術目標的分級及連接後才將它分配到硬體或裝置上。對裝置的分配可在任何時間改變。因此出現技術功能與裝置功能的嚴格分離。技術目標的技術功能與裝置功能無關，即與在其上運行的裝置無關。裝置本身僅體現技術目標的運行環境。因此技術目標(簡單和/或複雜和/或連接的)可很容易地在另外設計中再使用。技術目標之間的通信通道的自動發生(自動通信設計)可實現所使用的裝置、網絡布局的有效利用，及在設計或建立程序對支持用戶。
本發明的另一有利型式在於，在產生通信通道時遵守技術目標(TO1-TOn)的質量特性。通過考慮可由用戶預給定的質量要求(例如傳輸時間、脈衝同步、廣播)，可更有效地利用裝置布局及網絡布局，且在通信通道的設計或編程時用戶僅需要將質量性能作為用於自動產生通信通道的輸入給出。
本發明的另一有利型式在於，步驟(b)及(e)可選擇地進行。通過技術目標無需強制地連接和/或在另外的設計中再使用，可提高用戶的靈活性。
本發明所實現的實質性的優點在於，用戶可在其應用中直接使用技術功能，對於用戶此應用可通過相應於現實世界中元件的技術目標以適合他的方式提供及對於用戶具有技術功能及裝置功能的嚴格分離。裝置僅體現技術目標的運行環境。技術目標的技術功能與裝置功能無關。
本發明的另一優點在於，工業控制的功能以所謂「即插即用」(「plug andplay」)的方式被可擴展地提供。以此方式可實現控制的技術定標。
通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發明的上述和其它目的和特點將會變得更加清楚，其中圖1示出了在工程系統中所屬的運行時間系統及待控制的技術過程的結構圖；圖2以概示圖表示出應用程式如何在運行時間系統中訪問技術功能；圖3以抽象示意圖表示具有應用接口的技術目標；圖4以所謂連接圖的形式表示技術目標，它表示同步連接；圖5同樣以連接圖的形式表示在不同電導源之間具有轉換可能性的同步連接及同步規則；圖6以連接圖的形式表示的技術目標「測頭」的連接；圖7以連接圖的形式表示的技術目標「凸輪」的連接；圖8以連接圖的形式表示的與同步技術目標的連接；圖9同樣以連接圖的形式表示的技術目標「曲面輪」對多個同步目標的配置圖10以概示圖表示屬於技術數據包的技術目標類型的集；圖11以概示圖表示兩個裝置之間的通信結構。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。
圖1中的示圖中以結構圖的形式表示出，通過至少一個工業控制的運行時間系統RTS1-RTS3進行技術過程P的控制。控制的運行時間系統RTS1-RTS3與技術過程P之間的連接是通過輸入/輸出端EA1-EA3雙向進行的。控制的編程及由此運行時間系統RTS1-RTS3性能的確定是在工程系統ES中進行的。工程系統ES包括用於機器或用於技術過程控制的構型、設計及編程的工具。在工程系統ES中建立的程序將通過信息路徑I1-I3各傳送到控制的運行時間系統RTS1-RTS3中。通過三點「…」表示，還可能具有其它的控制及運行時間系統。在其硬體裝置方面，工程系統ES通常由具有圖象顯示屏(例如顯示器)的計算機系統、輸入輔助裝置(例如鍵盤及滑鼠)、處理器、工作及輔助存儲器，用於接收計算機可讀介質(例如軟盤、CD盤)及用於與其它系統(例如其它計算機系統、其它技術過程的控制裝置)或媒體(例如網際網路)由交換數據的連接單元組成。控制裝置通常由輸入和輸出單元、以及處理器和程序存儲器組成。
圖2中的示圖表示工業控制裝置中兩個運行時間系統RTS4及RTS5，它們被表示為矩形。運行時間系統RTS4及RTS5各包括UMC中心UMC-K、及技術目標TO1至TOn，其中相應的UMC中心及技術目標可以不同，技術目標的數目也可不同。UMC中心UMC-K表示控制裝置的基本系統，該基本系統包括控制的基本功能。該UMC中心UMC-K被表示為直徑臺階的形狀。對它可加載技術目標TO1至TOn。通過該加載基本系統的功能範圍可以擴大。技術目標TO1至TOn被表示為矩形，通過圖2中的結構表示出，它們使UMC中心UMC-K擴大了。通過三點表示可以加載一個至多個技術目標TO1至TOn，及由此可實現整個控制裝置的技術定標。在圖2上邊緣的中心以概示的紙旗形式表示應用程式AP1。通過訪問箭頭ZGP1至ZGP4表示，用戶在其應用程式AP1中可直接地訪問UMC中心UMC-K的功能及還可訪問技術目標TO1至TOn的功能，這些技術目標可為RTS4或RTS5還可為另一運行時間系統(也由三點表示)。運行時間系統RTS4及RTS5(或另外運行時間系統)所提供的功能可被用戶直接用在其應用程式中。
確切地說，為了擴展運行時間系統的基本系統，通常以技術目標類型的形式加載技術目標。這些技術目標例如是軸、凸輪、曲面輪或類似物。技術目標類型是可分級的。用戶在其具體應用的應用程式AP1中使用技術目標類型的分級。因此這種分級在設計上是清楚限定的及可識別的。在應用程式AP1中被加載的技術目標直接應用原則上可考慮為各獨立的程序目標，但這對於程序編制的用戶是不靈活的。
圖3中的示圖以抽象圖的方式表示技術目標的用戶層次，即技術目標類型的分級。技術目標TOS的說明被表示為矩形，它由五個部分組成。通過實線條與下一部分交界的最上面第一部分包括作為基礎的技術目標的類型TO類型(TO-Type)及TO識別碼TO-Identifier，即分級設計的清楚標記。第二部分包括配置數據(Configuration Data)，它具有配置變量1configurationvariable_1至配置變量nconfiguration variable_n。技術目標的基本功能通過配置數據被調節。配置數據通過工程系統(ES，圖1)調整及可通過應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)的訪問功能選擇地讀或寫。在圖3中所示的圖中配置數據通過虛線與系統變量(系統數據)分開。系統變量1system variable_1至系統變量msystem variable_m可由應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)改變，及作為程序變量使用。可讀或讀/寫系統變量。此外技術目標的狀態可由系統變量表示。狀態過渡可通過事件和/或命令啟動。通過配置數據及系統變量可實現技術目標的參數化。下一部分是命令(Command)，該部分也通過虛線與系統變量分開。命令1command_1至命令xycommand_xy表示可調製的功能，它們代表技術目標的功能。此功能具有確定的標記、功能參數及局部數值。這些功能可能具有參數。在功能調用時可以省略選擇的參數，對此則使用空缺數值。除技術功能外，技術目標也具有命令，它們將確定該技術目標的基本性能，例如-用於復位到限定原始狀態的命令；-用於使出現的誤差合乎要求地復位的命令；-在仿真運行中設置及復位的命令(在仿真運行中實行無驅動器具體輸出或傳感器讀入的程序運行)；-使技術目標置為有效/無效的命令；-詢問功能。
該技術目標說明TOS的再下一部分是報警(alarms)。在圖3中該報警部分通過虛線與命令部分隔開。圖3的示圖中包括報警1alarms_1至報警kalarms_k。技術目標具有監測及在誤差情況下給出確定的報警，必要時以報警信息及預定的反應停止運行。該技術報警在技術目標上確定及產生。技術報警具有按技術目標類型專門制定的反應，例如停止運動(可能的反應是技術目標類型專有的，因此在具體的技術目標類型的情況下再明確地描述)。此外，該技術報警具有技術目標類型專用的識別碼(如報警號)及參數。因此它具有在程序處理上可調製的性能(粗反應)及允許對於各誤差進一步地按分級調整及反應在工程系統(ES，圖1)上投入運行時進行。
按照調整確定用戶可以同步或異步地使用技術目標的命令，由此命令既可循環地描述(通常在可存儲編程的存儲情況下)也可實時控制(通常在運動控制的情況下)地編程。在同步方式中，例如，執行定位命令的技術目標一直保持其狀態，直到定位目標達到為止。相反地，在異步方式中，技術目標與執行定位命令同時地運行在其程序運行中，但技術目標可取得另外的狀態。這時，對技術目標如可通過轉換狀態來檢測是否已達到定位目標。
圖4的示圖作為連接程序表示出技術目標「同步」GL1與另外技術目標的連接。這裡技術目標用雙邊框的矩形來表示，其中共屬的邊通過一連接線連接起來。通過技術目標「同步」GL1與技術目標「主導軸」LA1、「從動軸」FA1及「曲面輪」KS1的連接可建立同步連接。通過數據流DF1至DF3及DF3′實現技術目標的連接。圖4表示實現同步連接的原理性技術配置，如電導(Leitwert)i技術目標「同步」GL1、技術目標「從動軸」FA1。在圖4中該電導通過技術目標「主導軸」LA1來代表。此外，在圖4中表示，技術目標「主導軸」LA1通過數據流箭頭DF1預給出用於技術目標「同步」GL1的電導。技術目標「主導軸」LA1例如可代表定位軸。該電導也可通過虛擬軸、即被計算的(非實際存在的)軸或通過用於技術目標「同步」GL1的外部傳感器預給出。該技術目標「同步」GL1作為技術功能提供變速裝置同步或曲面同步，由此可進行同步、異步或主控轉換。在技術目標「同步」GL1上作為同步規則可選擇變速裝置或曲面輪。圖4的右部分表示該選擇的可能性。通過配置箭頭ZP1表示開關S1可選擇地與變速裝置——由變速係數GF1表示——或與技術目標「曲面輪」KS1相連接。在與技術目標「曲面輪」KS1相連接的情況下將引起數據流從該技術目標經過數據流箭頭DF3，開關S1及數據流箭頭DF3′到達技術目標「同步」GL1。在與變速係數GF1相連接的情況下將引起數據流經過開關S1及數據流箭頭DF3′到達技術目標「同步」GL1。通過技術目標「曲面輪」KS1不可能在技術目標「同步」GL1上線性地調節變速比，相反地，通過變速係數GF1可線性地調節變速比。技術目標「同步」GL1通過數據流箭頭DF2與技術目標「從動軸」FA1相連接。
圖4的示圖因此表示實現同步功能的技術目標的原理性配置，及其本身可被看作及用作(複合的)技術目標。
技術目標連接的確限定在配置(設計)階段中實現。在具有選擇可能性的情況下，這將通過應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)啟動運行時間，即對於運行時間的轉換可被編程。原則上可通過連接使多於一個的「同步目標」GL1與「從動軸」FA1連接，由此可實現同步功能的重疊。對於「同步目標」GL1的電導可直接由應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)預給出。此外對於電導的提供可配置多於一個技術目標。該當前的連接又通過應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)中的命令選擇及啟動運行時間。此外對於不同的技術目標「曲面輪」KS1之間和/或不同的變速係數GF1之間同步規則的確定可通過編程在線地被轉換。技術目標「曲面輪」KS1可配置給一個或多個技術目標「同步」GL1。此外由技術目標「主導軸」LA1可通過技術目標「同步」GL1配置一個或多個同步連接。
圖5的示圖同樣地以連接圖的形式表示在不同電導源及同步規則之間具有轉換可能性的同步連接。在圖5中技術目標「同步」GL2可得到來自技術目標「時間」T、「虛擬軸」VA1、「主導軸」LA2、「主導軸」LA3、「外部傳感器」EG1及應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)的程序值PV的電導。由配置箭頭ZP2表示開關S2可建立對於技術目標「同步」GL2的不同電導連接。通過數據流DF4至DF8及通過開關S2和數據流DF12可建立到技術目標「同步」GL2的「電導連接」。技術目標「時間」T、「虛擬軸」VA1、「主導軸」LA2、「主導軸」LA3、「外部傳感器」EG1及程序值PV的電導是對於技術目標「同步」GL2可能的主控部分。可能的連接可被設計及一個設計的主控部分的選擇可由應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)在運行時間上進行。由此可作到主控部分的轉換。技術目標「虛擬軸」VA1不代表真實的軸，而是一個被計算的軸。「虛擬軸」的特徵是，它可通過命令被指引及具有運動導向或判譯功能，但沒有調節及驅動功能。相反地，技術目標「主導軸」LA2及LA3代表真實軸。真實軸表示具有驅動裝置、電動機、傳感器的標準軸，它還具有真實的驅動器技術目標「外部傳感器」EG1可提供對於技術目標「同步」GL2的電導。「外部傳感器」EG1通常不具有軸及可設計的格式提供信息。「外部傳感器」EG1例為壓力機的角度傳感器。同樣由技術目標「時間」T及由程序值PV可提供對於技術目標「同步」GL2的電導。技術目標「時間」以時間值或時間係數的形式提供電導，作為電導的程序值DV的配置在應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)中進行。這些技術目標在這裡用常規的標記表示。
圖5表示，作為技術目標「同步」GL2D的同步規則可選擇變速係數GF2或技術目標「曲面輪」KS2及KS3。通過配置箭頭ZP3表示開關S3可在技術目標KS2、KS3及變速係數GF2之間作出選擇調整。這時與技術目標「同步」GL2的「變速連接」通過數據流箭頭DF9、DF10、調節開關S3及數據流箭頭DF11來實現。開關連接S2及S3可在應用程式(AP1；圖2及AP2，AP3；圖11)中編程。技術目標「同步」GL2通過數據流DF13與技術目標「從動軸」FA2連接。技術目標「同步」GL2在設計時也在從控值與技術目標「從動軸」FA2連接，後者例如代表同步軸。在主控值上技術目標「同步」GL2與提供電導的技術目標相連接，該電導還可直接由應用程式(AP1，圖2及AP2、AP3，圖11)給定。因此對於電導的提供可配置多於一個的技術目標，當前的連接通過應用程式中的命令在運行時間上選擇。
圖6的示圖表示技術目標「測頭」MT1的連接。該技術目標用通常的標記表示。技術目標「測頭」MT1提供執行測量作業的功能。通過技術目標「測頭」MT1上的功能可啟動測量作業及使其參數化。通過測量輸入端ME及數據流箭頭DF14將測量值提供給技術目標「測頭」MT1。測量輸入端ME用橢圓表示。測量輸入端ME可與多個技術目標「測頭」連接。此技術目標「測頭」還可同時被啟動。在此情況下，測量輸入端ME通常相應於硬體測量輸入端，其通過配置被分配給技術目標「測頭」MT1。此外該技術目標「測頭」MT1與至少一個提供測量值(例如位置)的技術目標連接。在圖6中技術目標「測頭」MT1與技術目標「軸」A1及「外部傳感器」EG2通過數據流箭頭DF15或DF16相連接。技術目標「軸」A1例如可為定位軸或同步軸。提供測量值的技術目標可與多個技術目標「測頭」連接。
圖7的示圖以連接圖表示技術目標「凸輪」N1與技術目標「軸」A2及「外部傳感器」EG3的連接。技術目標「軸」A2通過數據流箭頭DF17，技術目標「外部傳感器」EG3通過數據流箭頭DF18與技術目標「凸輪」N1連接。技術目標「凸輪」N1通過數據流箭頭DF19與輸出端Out連接。輸出端Out用橢圓表示。技術目標「凸輪」N1提供凸輪開關值計算的功能。通過技術目標「凸輪」N1上的功能可啟動凸輪功能及使其參數化。技術目標「軸」A2及「外部傳感器」EG3提供用於技術目標「凸輪」N1的參考值。這些技術目標對技術目標「凸輪」N1的配置由用戶來設計。用戶還設計技術目標「凸輪」N1對輸出端Out的配置，在此情況下還可作出對內部變量的配置。對於實際的應用該技術目標「凸輪」N1僅與提供參考值的技術目標連接。
參考值如是軸的位置。在此技術目標「軸」A2例如可代表定位軸或同步軸。這便可使技術目標「凸輪」N1對輸出端Out的配置刪除，因為技術目標「凸輪」N1僅對技術目標上的系統變量有影響(例如對於作為內部凸輪的技術目標的應用)。提供參考值的技術目標可與多個及不同的技術目標「凸輪」同時地連接。在此這些技術目標也用通常的標記表示。
圖8的示圖表示技術目標「從動軸」FA3可與多個技術目標「同步」GL3及GL4連接。技術目標「從動軸」FA3通過數據流箭頭DF22與技術目標「同步」GL3連接及通過數據流箭頭DF23與技術目標「同步」GL4連接。技術目標「同步」GL3及GL4通過數據流箭頭DF20及DF21接收其預給定的電導。圖8中表示，對於相應同步連接的電導可通過不同的技術目標來實現。例如，對於同步目標GL3可由技術目標「軸」A3、技術目標「虛擬軸」VA2或技術目標「外部傳感器」EG4提供電導。相應地，對於同步目標GL4例如可由技術目標「軸」A4、技術目標「虛擬軸」VA3或技術目標「外部傳感器」EG5提供電導。在圖8中，這時例如技術目標「軸」A4、「同步」GL4及「從動軸」FA3構成同步連接。各所需的連接將由用戶來設計，設計的主控部分(該主控部分對同步連接提供電導)的選擇可由應用程式在運行時間上進行，因此可以作到主控部分的轉換。在圖8中，技術目標「從動軸」FA3代表同步連接中的從控部分。在此這些技術目標也用通常的標記表示。
圖9的示圖表示連接圖，其中技術目標「曲面輪」KS3通過數據流箭頭DF26或DF27提供用於兩個同步目標GL5及GL6的變速規則。因此在圖9中表示兩個同步連接，它們各由同一技術目標「曲面輪」KS3提供共同的變速規則。兩個同步連接被設置在技術目標「曲面輪」KS3的左面及右面。左面的同步連接由技術目標「軸」A5構成，它提供電導及因此作為主導軸。在此情況下它可涉及定位軸或同步軸。技術目標「軸」A5通過數據流箭頭DF24與「同步目標」GL5連接。通過該數據流箭頭DF24提供電導。由控側該技術目標「同步」GL5通過數據流箭頭DF25與同步目標「從動軸」FA4連接。右面的同步連接由技術目標「軸」A6、「同步」GL6及「從動軸」FA5構成。在此情況下「軸」A6相應於主導軸，「從動軸」FA5代表從控軸。這裡通過數據流箭頭DF28及DF29來實現連接。此外還可由主導軸出發通過同步目標配置一個或多個同步連接。技術目標「曲面輪」可配置給一個或多個同步目標。同步連接的組合由用戶來設計。設計的同步連接又可代表技術目標，及其功能又可用在其它的應用中。在此這些技術目標也用通常的標記表示。
圖10的示圖表示多個技術目標組綜合為技術數據包TP。這裡該技術數據包TP用矩形表示，其中左上角被切去。該技術數據包TP包括技術目標「凸輪」N2、「外部傳感器」EG6、「轉速軸」DrehA、「測頭」MT2和「定位軸」PosA。在此，這些技術目標還用通常的標記表示。在此情況下此技術目標不體現任何分級，且代表技術目標類型。因此技術數據包TP包括代表一定功能的技術目標類型的組合。技術目標被加載到控制裝置的運行時間系統中及由此通過技術數據包使控制擴展了功能。用戶可確定技術數據包TP，再加載包含在運行系統(RTS4、RTS5，圖2)中的技術目標類型，及由此達到控制裝置功能的技術定標。此外，在技術目標類型的相應配置時可通過技術數據包TP實現功能性的結構。
圖11的示圖表示兩個裝置G1及G2之間的通信結構。在這裡裝置意味著具有CPU的硬體。技術功能以技術目標的形式分配在它最終將在其上運行的裝置上。在軟體技術上裝置G1及G2體現為所謂的系統技術目標(系統TO)。系統TO不能移動，因為它固定地依附在裝置上。在系統TO中所屬的裝置的功能被封閉在其中。系統TOS代表裝置功能，技術目標、即技術功能。
裝置G1及G2在圖11的示圖中分別以矩形表示在圖的左或右半部分中。裝置G1及G2各包括應用程式AP2或AP3、TO配置單元TOK1或TOK2、技術固件TFW1或TFW2，及各具有運行時間系統RTS6或RTS7，其中所有這些部分單元均用矩形表示。應用程式AP2或AP3包括由用戶建立的用於控制技術過程(P，圖1)的命令。例如在運動控制情況下為位置命令和/或運動命令。技術固件TFW1或TFW2代表使運行時間系統RTS6或RTS7的基本系統(UMC-K，圖2)擴展的技術功能。技術固件TFW1或TFW2包括被加載的技術目標類型，後者的分級可被用戶使用在其應用程式AP2或AP3中。TO配置單元TOK1或TOK2包括技術目標的配置信息(例如連接及分配信息)。該配置可在工程系統中實現(ES，圖1)。應用程式將最終運行在運行時間系統RTS6或RTS7中。運行時間系統RTS6或RTS7相應於工作系統，及例如負責存儲器管理及計算時間管理。為了清楚起見在該圖上省略了裝置G1及G2的其它分級單元。
在該圖的下半部分中用細長的矩形表示通信媒體KM。該通信媒體KM例為一種總線連接。
在裝置G1及G2之間是自動通信設計單元AKP，它也用矩形表示。該自動通信設計單元AKP通常為軟體，該軟體作為工程系統(ES，圖1)的一部分運行，及對運行時間系統RTS6或RTS7供給發生的通信信息(例如「誰與誰通信？」、「以何方式進行通信？」)。
在應用程式AP2及AP3之間的雙向箭頭LKK表示應用程式AP2及AP3之間的邏輯通信通道。在此用戶僅看到他的技術目標，該技術目標是其本身在其應用程式中使用的，及其從其中可抽象出，在物理上它們位於何處。
虛線單向箭頭DFE1至DFE4表示在工程時刻上的數據流。其中將由TO配置單元TOK1及TOK2通過數據流DFE1及DFE2向自動通信設計單元AKP供給技術目標的設計信息(例如分配及連接信息)。自動通信設計單元AKP通過數據流DFE3或DFE4向裝置G1或G2的運行時間系統RTS6或RTS7再提供由它產生的通信通道。因此所有裝置均由自動通信設計單元AKP這樣地提供路由信息，即各裝置可根據TO配置單元TOK1及TOK2中確定的抽象設計及通信描述與另外的每個裝置進行通信。為了產生通信通道自動通信設計單元AKP使用可設計基本變量，通過其用戶譬如可確定質量要求。
自動通信設計單元AKP可實現所投入的裝置布局及網布局的有效利用，因為它也能使抽象質量(例如廣播、脈衝同步、傳輸時間)最佳地反映在裝置性能及通信媒體KM(例如專用總線)的性能上。在技術目標的設計時用戶不必擔心，最後通信是如何在物理上發生的。
點線垂直雙向箭頭DKFR1至DKFR8表示在運行時間(Runtime)上的數據流及控制流，例如在裝置G1及G2本身依附於通信媒體KM時(該通信媒體例為專用總線)，起動及在運行時。因為實際上「精確」的數據及控制流從應用程式AP2或AP3通過技術固件TFW1或TFW2及通過運行時間系統RTS6或RTS7進行到通信媒體KM，並通過該通信媒體KM傳送到下一裝置及從那裡再向上至應用程式。在裝置「精確運行」時當然需要TO配置單元TOK1或TOK2的信息。
本發明不限於上述實施例，在不脫離本發明範圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
本說明書基於。其內容全部包含於此。
本發明具有產業上的可利用性。
標號說明DF1-DF29數據流箭頭DF3 數據流箭頭RTS1-RTS5 運行時間系統UMC-K UMC中心UMC 基本運動控制TO1-TOn 技術目標TOS 技術目標說明T 技術目標時間VA1-VA3 技術目標虛擬軸LA1-LA3 技術目標主導軸EG1-EG6 技術目標外部傳感器KS1-KS3 技術目標曲面輪PV 程序值GF1GF2 變速係數ME 測量輸入端GL1-GL6 技術目標同步FA1-FA5 技術目標從動軸S1、S2、S3 開關ZP1、ZP2、ZP3 配置箭頭MT1、MT2技術目標測頭A1-A6 技術目標軸N1、N2 技術目標凸輪PosA技術目標定位軸DrehA 技術目標轉速軸MC 運動控制HW 硬體SPS 存儲編程控制AP1-AP3 應用程式TP 技術數據包Out 輸出端ES 工程系統P 技術過程I1-I3 信息路徑EA1-EA3 控制輸入/輸出端ZGP1-ZGP4 訪問箭頭G1、G2 裝置TOK1、TOK2 TO配置單元KM 通信媒體TFW1、TFW2 技術固件AKP 自動通信設計單元LKK 邏輯通信通道DFE1-DFE4 工程數據流DKFR1-DKFR8 在運動時間中的數據流及控制流CPU 處理器
權利要求
1.一種用於技術過程的工業控制裝置，尤其用於生產機器，其特徵在於該控制裝置具有用於控制基本功能的可普遍應用的、最好技術上中性的基本系統(UMC-K)，其中可分級的技術目標類型對技術功能補充控制的基本功能及按照可由用戶裁剪的分級在其相應的應用中作為技術目標(TO1-TOn)來提供，其中將進行技術功能與裝置功能之間的分離。
2.按照權利要求1所述的工業控制裝置，其特徵在於在作為基礎的硬體布局和/或技術解決的基礎上實現技術目標(TO1-TOn)之間通信連接的自動發生或規劃。
3.按照權利要求1或2所述的工業控制裝置，其特徵在於在技術目標(TO1-TOn)之間通信連接的自動發生或規劃時將考慮由技術目標(TO1-TOn)分配或獲得的質量特性。
4.按照權利要求1、2或3所述的工業控制裝置，其特徵在於在不同或相同性能的硬體系統和/或運行時間系統(RTS1-RTS7)上進行技術目標(TO1-TOn)的可靈活移動性和/或可分配性。
5.按照權利要求4所述的工業控制裝置，其特徵在於在一個規劃中，在不同或相同性能的硬體系統和/或運行時間系統(RTS1-RTS7)上進行技術目標(TO1-TOn)的靈活移動性和/或可分配性，其中一個規劃涉及一個或多個控制單元的數據和/或程序。
6.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於實時上通過脈衝同步等距離通信的控制單元進行技術目標(TO1-TOn)的功能分配。
7.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於該控制裝置的功能方面的技術定標通過技術目標類型的可加載性能實現的。
8.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於技術目標(TO1-TOn)被連接成複雜的技術目標，即所謂的容器目標。
9.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於對用戶提供技術目標(TO1-TOn)的不同顯示。
10.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於只要反作用未明顯地被編程或設計，對一個技術目標(TO1-TOn)進行對另外存在的技術目標及控制基本系統(UMC-K)無反作用的編程。
11.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於技術目標(TO1-TOn)在工程系統(ES)中通過圖像單元和/或掩蔽圖進行顯示。
12.按照上述任一項權利要求所述的工業控制裝置，其特徵在於可將技術目標類型綜合為技術數據包(TP)。
13.一種用於技術過程的工業控制的編程或設計方法，尤其用於生產機器，其特徵在於使用技術目標(TO1-TOn)及具有以下的步驟(a)使用一個最好具有技術上中性基本功能的基本系統(UMC-K)；(b)對技術目標(TO1-TOn)進行分級；(c)將技術目標(TO1-TOn)連接成複雜功能的技術目標；(d)將技術目標(TO1-TOn)分配和/或插入到裝置(G1、G2)上；(e)在技術目標(TO1-TOn)之間自動產生通信通道；(f)在另外的技術目標中尤其再使用已連接的複雜技術目標。
14.按照權利要求13所述的編程或設計方法，其特徵在於在產生通信通道時遵守技術目標(TO1-TOn)的質量特性。
15.按照權利要求13所述的編程或設計方法，其特徵在於，步驟(b)及(e)可選擇地進行。
全文摘要
在工業控制裝置的運行時間系統(RTS1－RTS7)以加載技術目標類型(TO1－TOn)功能上擴展該控制裝置的基本系統(UMC－K),及實現控制裝置的技術定標。在已有的裝置可任意分級及任意分配加載的技術目標類型。加載以技術數據包(TP)的形式實現。用戶可在其應用程式(AP1－AP3)中直接使用該功能,其中將進行技術功能與裝置功能之間的分離。
文檔編號B62K15/00GK1349141SQ0113856
公開日2002年5月15日 申請日期2001年8月3日 優先權日2000年8月3日
發明者託馬斯·阿克曼, 約翰尼斯·伯澤, 沃爾夫岡·霍恩 申請人:西門子公司