DE10233211A1 - Computersystem zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computersystem zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät, wobei die Firmware Pakete (202) beinhaltet, mit DOLLAR A - einer Datenbank (100), wobei die Datenbank eine Abbildung eines Datenmodells (102) der Firmware des Automatisierungsgeräts beinhaltet, DOLLAR A - Eingabemitteln (106) zur Instanziierung von Entitäten des Datenmodells, DOLLAR A - Prozessmitteln (108) zur Erzeugung der Pakete für die Implementierung der instanziierten Entitäten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Computersystem zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät sowie ein Verfahren und ein Computerprogramm für eine solche Konfiguration.
• Aus dem Stand der Technik sind sogenannte offene Antriebsregler und Verfahren zur Softwaregenerierung für offene Antriebsregler bekannt. Als Antriebsregler werden zum Beispiel Stromrichtergeräte und deren Software für den Betrieb elektrischer bzw. hydraulischer Aktoren wie zum Beispiel Motoren verstanden. Insbesondere sind aus dem Stand der Technik sogenannte intelligente Antriebe zur zentralen und dezentralen Automatisierung bekannt. Dabei übernehmen verschiedene Komponenten einer Anlage die Aufgaben von Prozesssteuerung und Regelung in einer hierarchischen Struktur.
• Beispielsweise kann ein Servoumrichter die entsprechenden Regelungsdaten auf direktem Weg zu einem Leitsystem melden. Wenn sich mehrere Regler in einer Station befinden, werden diese über einen Kommunikationsbus miteinander verbunden, der für direkten Datenabgleich sorgt.
• Auch für spezielle Regel- und Steuerungsaufgaben, z. B. in der Druck- und Wickeltechnik, kommen intelligente Antriebe zum Einsatz. Ein intelligenter Antrieb stellt hierfür Funktionen bereit, die mit einer Bediensoftware auf die Bedürfnisse der Anwendung angepasst werden. Für diese anwendungsspezifischen Anforderungen stellt der intelligente Antrieb eine Bibliothek von verschiedenen Regelungs- und Steuerungsgliedern zur Verfügung. Es handelt sich hierbei um übliche Bausteine der allgemeinen Regelungs- und Automatisierungstechnik, Prozessregler, Technologie Regler, Überwachungs-/Diagnosealgorithmen und Hochlaufgeber.
• Aus dem Stand der Technik sind die Antriebsregler SIMODRIVE der Firma Siemens AG bekannt. Insbesondere aus der entsprechenden Funktionsbeschreibung der Hersteller-Service-Dokumentation, Ausgabe Oktober 2000. Diese Regler beinhalten Antriebsfunktionen, wie Regelung des 4-Quadranten-Stromkreises incl. Begrenzungen für Synchron- und Asynchronmotoren mit/ohne Drehzahl-/Positionserfassung, Drehzahlregelung, Betriebsmeldungen/Alarmreaktionen, Diagnosefunktionen.
• Aus der DE 40 13 960 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Generieren eines Steuerprogramms bekannt. Das Steuerprogramm zum Steuern einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters setzt sieh aus einem Aktuatorprogramm, einem Schrittprogramm und einem Logikprogramm zusammen. Das Aktuatorprogramm definiert die Eingabe-/Ausgangsbeziehung jedes Aktuators auf der Grundlage eines Grund-Betriebsmusters. Das Schrittprogramm definiert den schrittweisen Betrieb des Aktuators und das Logikprogramm definiert logische Bedingungen wie zum Beispiel eine Verriegelungsbedingung. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass auf der Grundlage eines Operations- oder Betriebsmusters des Aktuators ein Aktuatorprogramm in einem ersten Schritt erstellt werden muss, um dann Operationen des Aktuators zu erstellen, auf deren Grundlage ein Schrittprogramm generiert wird. Dieses Verfahren ist relativ unflexibel und aufwendig sowie ungeeignet für verteilte und offene Systeme.
• Aus der DE 199 07 604 A1 ist eine grafische Benutzerschnittstelle zur Inbetriebnahme, Einrichtung, Konfigurierung und/oder Parametrierung von Umrichtern bekannt. Größen wie Betriebsdaten und Motorkenndaten sind am Bediengerät eingebbar. Aus diesen Werten werden Parametersätze für eine parametrierbare, elektronische Steuerung im Bediengerät errechnet. Die grafische Benutzerschnittstelle zeigt diese Größen sowie Parametersätze für einen Benutzer an. Nachteilig ist hierbei, dass lediglich eine Parametrierung einer in ihrer Topologie vorgegebenen Firmware möglich ist, nicht aber die Konfiguration der Topologie der Firmware selbst.
• Aus der US 5,168,441 ist ein Verfahren zum grafischen Programmieren von Anwenderprogrammen in der Automatisierungstechnik bekannt. Für dieses Verfahren ist auf dem Automatisierungsgerät vorhandene Firmware erforderlich, welche das Laden des grafisch erstellten Anwenderprogramms in das Automatisierungsgerät ermöglicht. Nachteilig ist hierbei, dass die Softwareentwicklung von Varianten und Anpassungen der Firmware nicht unterstützt wird.
• Der Erfindung liegt dem gegenüber die Aufgabe zu Grunde ein verbessertes Computersystem zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät zu schaffen sowie ein entsprechendes Verfahren.
• Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine effiziente Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät, insbesondere im Hinblick auf die Erweiter- und Änderbarkeit der Firmware. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die Firmware für ein Automatisierungssystem, wie beispielsweise ein Antriebssystem, erweiter- und skalierbar gestaltet werden kann.
• Dies ist besonders vorteilhaft für die Anpass- und Variantenentwicklung von Antriebssystemen, die durch eine Partitionierung der Firmware in übersichtliche Entitäten unterstützt wird. Dadurch kann die Software-Entwicklung, -Erweiterung und -Pflege verteilt erfolgen, das heißt beispielsweise durch den Hersteller und Dritte, wie zum Beispiel OEM Kunden. Dabei wird sowohl das Entfernen als auch das Hinzufügen von Entitäten unterstützt.
• Erfindungsgemäß basiert die Konfiguration der Firmware auf einem Datenmodell der Firmware Konfiguration, aus dem sich mögliche Firmware Topologien ergeben. Die Firmware ist modular aufgebaut, das heißt sie besteht aus sogenannten Paketen, die in dem Datenmodell durch eine entsprechende Entität repräsentiert werden.
• Vorzugsweise können die Entitäten mit Attributen und mit weiteren Entitäten wie zum Beispiel „Alarm-Block" und „Parameter-Block" verknüpft werden. Dadurch werden die Beziehungen der Pakete untereinander und die Eigenschaften der einzelnen Pakete erfassbar. Ferner wird das Erweitern der Firmware um neue Pakete unterstützt, da die Beziehungen der vorhandenen Pakete untereinander explizit sichtbar sind. Bei dem Entfernen von Paketen kann sichergestellt werden, dass keine Firmware Konfiguration erzeugt wird, die nicht ablauffähig bzw. übersetzbar ist.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Datenmodell in einer Datenbank abgebildet. Hierfür eignet sich beispielsweise Microsoft Access. Die Datenbank wird also so programmiert, dass sie eine Abbildung des Datenmodells der Firmware des Automatisierungsgeräts beinhaltet.
• Durch die Eingabe von Daten in die Datenbank erfolgt dann eine Instanziierung von Entität des Datenmodells, um eine gewünschte Firmware Konfiguration festzulegen. Daraus resultiert dann eine entsprechende Firmware Topologie, das heißt basierend auf den Eingaben in die Datenbank zur Instanziierung der Entitäten werden die Pakete für die Implementierung der instanziierten Entitäten generiert. Vorzugsweise hat jedes der Pakete eine Schnittstelle, so dass die verschiedenen Pakete zusammen wirken können und so eine ablauffähige Software bilden.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Funktion der einzelnen Pakete nach der Implementierung der instanziierten Entitäten, das heißt der Erzeugung der Topologie der Firmware, zu konkretisieren, das heißt durch die Pakete und deren Schnittstellen werden „Hüllen" zur Verfügung gestellt, für die jeweils spezifische Funktionalitäten noch konkretisierbar sind.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Zugriff auf die Datenbank und das in der Datenbank abgebildete Datenmodell über eine grafische Bedienoberfläche, welche es erlaubt, Entitäten des Datenmodells zu deklarieren und zu verändern sowie die für die Instanziierung von Entitäten benötigten Daten in die Datenbank einzugeben.
• Von besonderem Vorteil ist bei der vorliegenden Erfindung ferner, dass Änderungen in der Firmware, welche nicht datenmodellkonform sind, verhindert werden können, da eine entsprechende Auswahl einer nichtkonformen Konfiguration aufgrund des in der Datenbank abgebildeten Datenmodells gar nicht möglich ist.
• Im weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 ein Diagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Computersystems zur Konfiguration von Firmware,
• 2 ein Datenmodell für die Firmware Konfiguration eines Automatisierungsgeräts.
• Die 1 zeigt ein Computersystem zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät. Das Computersystem hat eine Datenbank 100, die zur Abbildung eines Datenmodells 102 der Firmware Pakete dient. Beispielsweise definiert das Datenmodell 102 Firmware Pakete für verschiedene Funktionen wie Stromregler, Drehzahlregler, Diagnosesystem, etc. Die Firmware Pakete sind in der Datenbasis 104 gespeichert. Ein Beispiel für das Datenmodell 102 wird weiter unten mit Bezugnahme auf die 2 näher erläutert werden.
• Auf die Datenbank 100 kann über eine Benutzungsschnittstelle 106 zugegriffen werden. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine grafische Benutzungsschnittstelle, die eine grafische Auswahl der Konfiguration basierend auf dem in der Datenbank 100 abgebildeten Datenmodell 102 ermöglicht.
• Über die Benutzungsschnittstelle 106 werden diejenigen Entitäten, deren Attribute und Beziehungen untereinander ausgewählt, um so die Konfiguration der Firmware für einen gegebenen Anwendungsfall festzulegen. Hierbei spricht man auch von einer Instanziierung der Entitäten des Datenmodells. Die für die Instanziierung erforderlichen Daten werden in der Datenbasis 104 gespeichert.
• Nach der Instanziierung greift der Postprozessor 108 auf die Datenbasis 104 zu, um entsprechend den instanziierten Entitäten des Datenmodells Firmware Fragmente 110 zu generieren. Dabei wird für jedes Paket ein solches Firmware Fragment 110 generiert, welches eine Schnittstelle aufweist, um mit anderen Firmware Fragmenten 110 zu kommunizieren. Aufgrund dieser Kommunikationsmöglichkeit der Firmware Fragmente untereinander wird eine lauffähige Software geschaffen.
• Neben den Firmware Fragmenten 110 kann der Postprozessor 108 auch eine online Dokumentation 112 und eine offline Dokumentation 114 schaffen, indem auf entsprechende den Entitäten zugeordnete Dokumentationstextblöcke zugegriffen wird, die miteinander zu einer Dokumentation verkettet werden.
• Die 2 zeigt ein Beispiel für ein Datenmodell einer Firmware Konfiguration 200. Die Firmware Konfiguration besteht aus einer Anzahl von n Paketen 202. Umgekehrt kann je des der Pakete 202 zu einer Anzahl von m Firmware Konfigurationen 200 gehören.
• Bei einem Paket 202 kann es sich um ein Regelungstypenunabhängiges Paket handeln (Attribut 204). Beispiele für Regelungstypen-unabhängige Pakete sind Firmware Funktionen, die für ein Automatisierungsgerät unabhängig von dessen Regelungsfunktion vorhanden sein müssen, wie zum Beispiel bestimmte Alarme und dergleichen.
• Ferner kann einem Paket 202 ein Attribut 206 zugeordnet werden, um anzugeben, dass es sich um ein Regelungstypenunabhängiges axiales Paket handelt, das heißt ein Firmware Paket, welches sich auf eine bestimmte Achse bezieht, aber von dem Regelungstyp unabhängig ist. Ein Beispiel hierfür ist ein Firmware Paket, welches sich auf die Instanziierung verschiedener Achsenanzahlen bezieht.
• Ferner kann einem Paket 202 ein Attribut 208 zugeordnet werden, wonach es sich um ein Regelungstypen abhängiges axiales Paket handelt, das heißt ein Paket, welches sich auf die Regelung einer bestimmten Achse bezieht. Hierbei kann es sich zum Beispiel um einen Stromregler, Drehzahlregler oder Lageregler oder einen anderen Regler in einer kaskadierten Regelung handeln.
• Ferner beinhaltet das Datenmodell die Entität Alarm-Block 210. Ein Paket 202 kann dabei eine Anzahl von n Alarmblöcken 210 beinhalten. Andererseits kann ein Alarm-Block 210 zu einer Anzahl von m verschiedenen Paketen 202 gehören.
• Darüber hinaus beinhaltet das Datenmodell einen Parameter-Block 212, der entsprechend mit der Entität für die Pakete 202 verknüpft ist.
• Die Entität Alarm-Block 210 ist ferner mit der Entität für die einzelnen Alarme 214 und die Entität für die Parameter- Blöcke 212 mit der Entität für die einzelnen Parameter 216 verknüpft. Darüber hinaus sind die Entitäten für die Alarme 214 mit der Entität für die Parameter 216 untereinander verknüpft sowie auch mit der Entität für die Pakete 202.

Claims (10)

1. Computersystem zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät, wobei die Firmware Pakete (202) beinhaltet, mit – einer Datenbank (100), wobei die Datenbank eine Abbildung eines Datenmodells (102) der Firmware des Automatisierungsgeräts beinhaltet, – Eingabemitteln (106) zur Instanziierung von Entitäten des Datenmodells, – Prozessormitteln (108) zur Erzeugung der Pakete für die Implementierung der instanziierten Entitäten.
2. Computersystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Automatisierungsgerät um einen Antrieb handelt.
3. Computersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Datenmodell eine erste Entität für die Pakete der Firmware, eine zweite Entität für Alarm-Blöcke (210) und eine Dritte Entität für Parameter-Blöcke (212) beinhaltet.
4. Computersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Datenmodell ein erstes Attribut (204) für regelungstypenunabhängige Pakete, ein zweites Attribut (206) für regelungstypenunabhängige axiale Pakete und ein drittes Attribut (208) für regelungstypenabhängige axiale Pakete beinhaltet.
5. Computersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Prozessormittel zur Erzeugung einer Schnittstelle für jedes Paket ausgebildet sind.
6. Computersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prozessormittel zur Erzeugung einer on- line- (112) und/oder offline Dokumentation (114) ausgebildet sind.
7. Computersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Eingabemittel eine grafische Benutzerschnittstelle aufweisen.
8. Computersystem nach Anspruch 7, wobei die grafische Benutzerschnittstelle zur Eingabe einer Änderung des in der Datenbank abgebildeten Datenmodells ausgebildet sind.
9. Verfahren zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät, wobei die Firmware Pakete beinhaltet, mit folgenden Schritten: – Abbildung eines Datenmodells (102) der Firmware des Automatisierungsgeräts in einer Datenbank (110), – Eingabe (106) von Instanziierungen von Entitäten des Datenmodells, – Erzeugung (108) der Pakete für die Implementierung der instanziierten Entitäten.
10. Digitales Speichermedium, insbesondere Computerprogrammprodukt, Diskette, CD-ROM oder Halbleiterspeicher, mit Programmmitteln zur Konfiguration von Firmware für ein Automatisierungsgerät, wobei die Firmware Pakete (202) beinhaltet, wobei die Programmmittel zur Abbildung eines Datenmodells der Firmware in eine Datenbank (100) ausgebildet sind, und zur Eingabe von Instanziierungen von Entitäten des Datenmodells und zur Erzeugung der Pakete für die Implementierung der instanziierten Entitäten.