DE10311026A1

DE10311026A1 - Process for changing the function parameters used in an industrial controller uses sampled values subjected to a weighting process

Info

Publication number: DE10311026A1
Application number: DE2003111026
Authority: DE
Inventors: Oswald Käsdorf; Georg Steinlein
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-09-30

Abstract

The system has a digital filter [3] that receives a sampled input signals [x(n)] each of which are fed via time delays [5] within an overall sampling time [T] to multipliers [1]. The multipliers receive function parameters [F1-4] that have specific numeric values and the outputs are summed [2] to generate the modified output [y(n)].

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung.The invention relates to a Modification process of function parameters of at least one function of an industrial Control or regulation.

Industrielle Steuerungen oder Regelungen z.B. für Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei unter Produktionsmaschinen auch Roboter zu verstehen sind, sind heutzutage üblicherweise in Form von Software auf einem numerischen Rechner oder numerischen Rechnersystem realisiert.Industrial controls or regulations e.g. for machine tools or production machines, whereby robots are also to be understood under production machines, are common nowadays in the form of software on a numerical calculator or numerical Computer system implemented.

Die Steuerung oder Regelung verfügt dabei in der Regel unter anderem über eine Anzahl von sogenannten Funktionen. Eine solche Funktion kann im einfachsten Fall z.B, ein digitales Filter oder ein Regler, wie z.B. ein Proportional-Integralregler sein. Eine Funktion weist eine oder mehrere Eingangs- und Ausgangsgrößen auf. Als Teil der Eingangsgrößen verfügt eine Funktion über eine Anzahl von üblicherweise vom Anwender parametrierbaren sogenannten Funktionsparametern. Bei digitalen Filtern können diese z.B. in Form von Filterkoeffizienten vorliegen, während bei einem Regler die Funktionsparameter durch Regelparameter wie z.B. Proportional-Beiwert, Integrierzeitkonstante, Integrierbeiwert und Proportionalwert gegeben sind.The control or regulation is in usually about a number of so-called functions. Such a function can in the simplest case, e.g. a digital filter or a controller, such as e.g. be a proportional integral controller. One function has one or several input and output variables. As part of the input variables, a Function over a number of commonly so-called function parameters that can be parameterized by the user. at digital filters can do this e.g. in the form of filter coefficients, while at a controller the function parameters through control parameters such as Proportional coefficient, integration time constant, integration coefficient and Proportional value are given.

Die genannten Funktionen lassen sich selbstverständlich auch zu größeren Funktionen zusammenfassen, welche sich dann aus mehreren kleineren Funktionen, wie z.B. digitalen Filtern oder Reglern zusammensetzen können. Steuerungen oder Regelungen, wie sie z.B. bei Antriebssystemen verwendet werden, enthalten einen bestimmten Umfang von Funktionen.The functions mentioned can of course also be used to larger functions summarize, which then consist of several smaller functions, such as. digital filters or controllers. controls or regulations such as are used in drive systems, contain a certain range of functions.

Bei den üblicherweise verwendeten Steuerungen oder Regelungen können die Funktionsparameter über geeignete Adressierungsmechanismen (Nummer der Funktion, Funktionsname) vom Anwender angesprochen und verändert werden. Insbesondere bei Echtzeit-Funktionen, wie z.B. bei digitalen Filtern und Reglern ist es wünschenswert, bei laufender Maschine, Funktionsparameter zu verändern, um z.B. eine Reglerstrecke für einen Antrieb der Maschine z.B. für eine aktuelle Applikation zu optimieren.For the controls commonly used or regulations can the function parameters over suitable addressing mechanisms (number of the function, function name) addressed and changed by the user. In particular with real-time functions, such as. with digital filters and controllers it is desirable with the machine running, to change function parameters, e.g. a controller path for a drive of the machine e.g. for a current application to optimize.

Ein solches Verändern von Funktionsparametern bereitet jedoch Schwierigkeiten, da z.B. bei einem digitalen Filter die Funktionsparameter, d.h. alle Filterkoeffizienten simultan geändert werden müssen, was bei üblicherweise verwendeten Steuerungen oder Regelungen nicht möglich ist, da die Funktionsparameter nur sequentiell vom Anwender, mit einem an die Steuerung oder Regelung angeschlossenen Rechner, wie z.B. einem Laptop oder Personal Computer, verändert werden können. Da die Funktionsparameter nur hintereinander verändert werden können, kann es z.B. bei oben genanntem digitalen Filter oder Regler zum Abschalten einer Maschine oder eines Antriebs kommen, wenn der digitale Filter durch eine unzulässige Teilparametrierung einen Fehlerzustand annimmt und folglich die entsprechende Funktion falsche Ausgangssignale liefert.Such a change in functional parameters however, is difficult because e.g. with a digital filter the function parameters, i.e. all filter coefficients must be changed simultaneously, what at usually Controls or regulations used is not possible because of the functional parameters only sequentially by the user, with one to the control or regulation connected computers, e.g. a laptop or personal computer, changed can be. Since the function parameters can only be changed one after the other it e.g. with the above-mentioned digital filter or controller to switch off a machine or a drive come when the digital filter through an inadmissible Partial parameterization assumes an error state and consequently the corresponding function delivers incorrect output signals.

Bisher war es deshalb immer notwendig, die gesamte Maschine, die durch die betreffende Steuerung oder Regelung gesteuert bzw. geregelt wurde, in einen inaktiven Zustand zu versetzen, um die Funktionsparameter verändern zu können. Die veränderten Funktionsparameter werden z.B. dann erst nach einem Wiedereinschalten der Maschine wirksam. Eine Veränderung der Funktionsparameter bei laufender Maschine war somit bisher nicht möglich.So far it was always necessary the entire machine by the relevant control or regulation was controlled or put into an inactive state, to change the function parameters to be able to. The changed ones Function parameters are e.g. then only after switching on again of the machine. A change the functional parameter with the machine running was thus not previously possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum simultanen Verändern von Funktionsparametern von Funktionen einer industriellen Steuerung oder Regelung zu schaffen.The invention is therefore the object based on a simple and inexpensive method for simultaneous Change of function parameters of functions of an industrial control or To create regulation.

Diese Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass der Steuerung oder Regelung veränderte Funktionsparameter übergeben und gespeichert werden, dass durch anschließendes Verändern eines Freigabeparameters in der Steuerung oder Regelung ursprüngliche Funktionsparameter simultan gegen die veränderten Funktionsparameter ausgetauscht werden und die Funktion mit den veränderten Funktionsparametern ausgeführt wird.This task becomes for the method according to the invention solved by that the control or regulation pass changed functional parameters and are stored in that by subsequently changing a release parameter original function parameters in the control or regulation simultaneously against the changed Function parameters are exchanged and the function with the changed Functional parameters executed becomes.

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionen, digitale Filter oder Regler vorgesehen sind. Digitale Filter oder Regler stellen bei Steuerungen oder Regelungen üblicherweise verwendete Funktionen dar.A first advantageous training The invention is characterized in that as functions, digital Filters or regulators are provided. Digital filters or regulators represent functions commonly used in control systems.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die ursprünglichen Funktionsparameter derart simultan gegen die veränderten Funktionsparameter ausgetauscht werden, dass der Austausch innerhalb einer Rechenzykluszeit der Funktion ausgeführt wird. Wenn der Austausch der Funktionsparameter innerhalb einer Rechenzykluszeit der Funktion ausgeführt wird, sind die daraus resultierenden Störungen des Ausgangssignals oder der Ausgangssignale der Funktion minimiert bzw. im Idealfall sind keine Störungen vorhanden.It has also proven advantageous proved that the original Function parameters are exchanged simultaneously for the changed function parameters that the exchange within a computing cycle time of Function carried out becomes. If the exchange of function parameters within a Computing cycle time of the function is executed, the resulting are disorders of the output signal or the output signals of the function is minimized or ideally there are no disturbances available.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Freigabeparameter ein binärer Parameter verwendet wird. Ein binärer Parameter lässt sich besonders schnell und einfach vom Anwender verändern.It has also proven advantageous proven if a binary parameter is used as the release parameter. A binary Leaves parameters change quickly and easily by the user.

Das Verfahren eignet sich besonders zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern, da in diesen Anwendungsbereichen häufig digitale Filter und/oder Regler verwendet werden.The method is particularly suitable for changing function parameters of at least one function of an industrial control or regulation in machine tools, production machines or robots, since in these application areas digital filters and / or regulators are often used.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. there demonstrate:

1 ein Funktionsschaltbild eines digitalen Filter und 1 a functional diagram of a digital filter and

2 ein Blockschaltbild einer Funktion. 2 a block diagram of a function.

In 1 ist beispielhaft als Funktion ein digitales Filter 3 in Form eines funktionalen Schaltbildes dargestellt. Dem digitalen Filter 3 werden als Eingangsgrößen ein digitalisiertes, abgetastetes Signal x(n) sowie vier Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4, die in dem Ausführungsbeispiel, die Filterkoeffizienten des digitalen Filter 3 bilden, vorgegeben. Das digitale Filter 3 gibt als gefilterte Ausgangsgröße das Ausgangssignal y(n) aus. Das digitale Filter 3 wird innerhalb einer Rechenzykluszeit T von der Regelung abgearbeitet bzw. berechnet. In dem Ausführungsbeispiel ist die Rechenzykluszeit T mit der Abtastzeit des Eingangssignals identisch. Die jeweils um eine Rechenzykluszeit T verzögerten hintereinander liegenden Abtastwerte x(n), x(n-1), x(n-2), x(n-3) werden gemäß 1 entsprechend jeweilig mit einem Multiplizierer 1a, 1b, 1c oder 1d mit den zugehörigen Funktionsparametern F1, F2, F3 oder F4 multipliziert. Anschließend wird mittels des Addierers 2 die Summe aus den solchermaßen gewichteten Größen berechnet und als Ausgangssignal y(n) ausgegeben. Zur Symbolisierung der Rechenzykluszeit T, welche zwischen den hintereinander liegenden Eingangswerten x(n), x(n-1), x(n-2) und x(n-3) liegen, dienen die Verzögerer 5a, 5b und 5c, die jeweils um eine Rechenzykluszeit T verzögern. In dem Ausführungsbeispiel könnte z.B, der Funktionsparameter F1=0,1 sein, der Funktionsparameter F2=0,3, der Funktionsparameter F3=0,125 und der Funktionsparameter F4=1,73 sein. Entsprechend den Funktionsparametern F1, F2, F3 und F4 wird eine Filterung der Eingangsfunktionen x(n) durchgeführt.In 1 is a digital filter as an example 3 shown in the form of a functional circuit diagram. The digital filter 3 a digitized, sampled signal x (n) and four function parameters F1, F2, F3 and F4, which in the exemplary embodiment are the filter coefficients of the digital filter 3 form, predetermined. The digital filter 3 outputs the output signal y (n) as a filtered output variable. The digital filter 3 is processed or calculated by the control within a computing cycle time T. In the exemplary embodiment, the computing cycle time T is identical to the sampling time of the input signal. The successive sample values x (n), x (n-1), x (n-2), x (n-3), each delayed by a computing cycle time T, are according to 1 accordingly with a multiplier 1a . 1b . 1c or 1d multiplied by the associated function parameters F1, F2, F3 or F4. Then using the adder 2 the sum of the quantities weighted in this way is calculated and output as output signal y (n). The delays serve to symbolize the computing cycle time T, which lie between the successive input values x (n), x (n-1), x (n-2) and x (n-3) 5a . 5b and 5c , each delayed by a computing cycle time T. In the exemplary embodiment, for example, the function parameter F1 = 0.1, the function parameter F2 = 0.3, the function parameter F3 = 0.125 and the function parameter F4 = 1.73. The input functions x (n) are filtered in accordance with the function parameters F1, F2, F3 and F4.

In 2 ist in Form eines Blockschaltbildes, dass aus 1 bekannte digitale Filter 3 als ein quadratischer Funktions block dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist das digitale Filter 3 als Funktion innerhalb einer Regelung 6 eines Antriebssystems einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine eingesetzt. Anstatt der Regelung 6 könnte dass digitale Filter 3 aber auch in einer Steuerung eingesetzt sein. Das digitale Filter 3, die vier Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 sind im Ausführungsbeispiel in der Regelung gemäß 2 in einem jeweiligen Speicherbereich 4a, 4b, 4c und 4d innerhalb der Regelung 6 gespeichert. Selbstverständlich beinhaltet die Regelung 6 in der Regel noch sehr viel mehr Funktionen, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.In 2 is in the form of a block diagram that out 1 well-known digital filters 3 shown as a square function block. In the exemplary embodiment, the digital filter 3 as a function within a regulation 6 a drive system of a machine tool or production machine. Instead of the scheme 6 could that digital filter 3 but can also be used in a control system. The digital filter 3 The four function parameters F1, F2, F3 and F4 are in the exemplary embodiment in the control according to 2 in a respective memory area 4a . 4b . 4c and 4d within the scheme 6 saved. Of course, the regulation includes 6 usually many more functions, which are not shown for the sake of clarity.

Zur Veränderung der Funktionsparameter 4a, 4b, 4c und 4d, z.B. zum Zwecke der Optimierung des Filterverhaltens, übergibt der Anwender der Regelung 6 bei laufender Maschine bzw. laufendem Antrieb der Maschine, vier veränderte Funktionsparameter F1V, F2V, F3V und F4V. Der veränderte Funktionsparameter F1V wird in einen Speicherbereich 4f, der veränderte Funktionsparameter F2V wird in einen Speicherbereich 4g, der veränderte Funktionsparameter F3V wird in einen Speicherbereich 4h und der veränderte Funktionsparameter F4V wird in einen Speicherbereich 4i in der Regelung 6 gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt wird das digitale Filter 3 nach wie vor noch mit den ursprünglichen Funktionsparametern F1, F2, F3 und F4 berechnet bzw. ausgeführt. Durch anschließendes Verändern eines sogenannten Freigabeparameters FP, (z.B. von logisch „0" auf „1"), der in einem Speicherbereich 4E in der Regelung gespeichert ist, werden die veränderten Funktionsparameter F1V, F2V, F3V und F4V simultan jeweilig gegen die zugehörigen ursprünglichen Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 ausgetauscht, indem die Inhalte der Speicherbereiche 4f, 4g, 4h und 4i simultan in die jeweilig zugehörigen Speicherbereich 4a, 4b, 4c und 4d kopiert werden und solchermaßen die ursprünglichen Parameter F1, F2, F3 und F4 jeweils von ihrem zugehörigen veränderten Funktionsparameter überschrieben werden. Das heißt, der ursprüngliche Funktionsparameter F1 wird durch den veränderten Funktionsparameter F1V, der ursprüngli che Funktionsparameter F2 wird durch den veränderten Funktionsparameter F2V, der ursprüngliche Funktionsparameter F3 wird durch den veränderten Funktionsparameter F3V und der ursprüngliche Funktionsparameter F4 wird durch den veränderten Funktionsparameter F4V, überschrieben.To change the functional parameters 4a . 4b . 4c and 4d , for example for the purpose of optimizing the filter behavior, the user transfers the control 6 when the machine is running or the machine is running, four changed function parameters F1V, F2V, F3V and F4V. The changed function parameter F1V is stored in a memory area 4f , the changed function parameter F2V is stored in a memory area 4g , the changed function parameter F3V is stored in a memory area 4h and the changed function parameter F4V is stored in a memory area 4i in the scheme 6 saved. At this point the digital filter 3 still calculated or executed with the original function parameters F1, F2, F3 and F4. By subsequently changing a so-called release parameter FP, (for example from logical "0" to "1"), which is in a memory area 4E is stored in the control system, the changed function parameters F1V, F2V, F3V and F4V are simultaneously exchanged for the associated original function parameters F1, F2, F3 and F4 by the contents of the memory areas 4f . 4g . 4h and 4i simultaneously in the respective associated memory area 4a . 4b . 4c and 4d are copied and in this way the original parameters F1, F2, F3 and F4 are overwritten by their associated changed function parameters. That is, the original function parameter F1 is overwritten by the changed function parameter F1V, the original function parameter F2 is overwritten by the changed function parameter F2V, the original function parameter F3 is overwritten by the changed function parameter F3V and the original function parameter F4 is overwritten by the changed function parameter F4V.

Das digitale Filter 3 wird anschließend von der Regelung 6 mit den veränderten Funktionsparametern F1V, F2V, F3V und F4V ausgeführt. Das Verändern der Funktionsparameter sowie das anschließende Verändern des Freigabeparameters, welcher idealer Weise als binärer Parameter ausgelegt wird, kann z.B. mit Hilfe eines an die Regelung seriell angeschlossenen Laptops oder Personal Computers erfolgen. Die Abfrage des Freigabeparameters FP auf eine Veränderung von z.B. logisch „0" auf „1", was in dem Ausführungsbeispiel das Kopieren des Inhalts der Speicherbereiche 4f, 4g, 4h und 4i in die jeweilige zugehörigen Speicherbereiche 4a, 4b, 4c und 4d auslöst, sowie der Kopiervorgang, kann z.B. durch ein übergeordnetes Programm in der Regelung 6 durchgeführt werden.The digital filter 3 is then governed by the scheme 6 with the changed function parameters F1V, F2V, F3V and F4V. The change of the function parameters as well as the subsequent change of the release parameter, which is ideally designed as a binary parameter, can take place, for example, with the aid of a laptop or personal computer connected in series to the control. The query of the release parameter FP for a change from, for example, logical “0” to “1”, which in the exemplary embodiment means copying the content of the memory areas 4f . 4g . 4h and 4i into the respective associated memory areas 4a . 4b . 4c and 4d triggers, as well as the copying process, for example by a higher-level program in the control 6 be performed.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 ist die Funktion als digitales Filter 3 ausgeführt. Selbstverständlich könnte die in 2 schematisch dargestellte Funktion 3 anstatt des digitalen Filters auch einen Regler symbolisieren. Die Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 würden dann in Form der schon in der Einleitung der Beschreibung erwähnten Regelparameter vorliegen.In the exemplary embodiment according to 1 and 2 is the function as a digital filter 3 executed. Of course, the in 2 function shown schematically 3 symbolize a controller instead of the digital filter. The function parameters F1, F2, F3 and F4 would then be in the form of the control parameters already mentioned in the introduction to the description.

Um den Einschwingzeit der Ausgangsfunktion y(n) nach Veränderung der Funktionsparameter möglichst klein zu halten sollte der simultane Austausch der Parameter möglichst innerhalb der Rechenzykluszeit T der Funktion erfolgen.At the settling time of the output function On y (n) to keep it as small as possible after changing the function parameters, the simultaneous exchange of the parameters should take place within the computing cycle time T of the function if possible.

Die Erfindung erlaubt eine verbesserte Handhabung und schnellere Inbetriebnahme einer industriellen Steuerung oder Regelung z.B. von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, da z.B. die Optimierung der Regelungs- und Steuerfunktionalitäten quasi online bei laufender Maschine bzw. laufenden Motoren der Maschine erfolgen kann.The invention allows improved handling and faster commissioning of an industrial control or Regulation e.g. of machine tools or production machines, e.g. the optimization the regulation and control functionalities virtually online with ongoing Machine or running motors of the machine can take place.

Selbstverständlich kann die Erfindung aber auch nicht nur bei industriellen Steuerungen oder Regelungen von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen eingesetzt werden, sondern auch bei anderen Anwendungsgebieten, bei denen eine simultane Umschaltung von Funktionsparametern von Funktionen innerhalb einer industriellen Steuerung oder Regelung notwendig ist.Of course, the invention can also not only with industrial controls or regulation of tool or production machines are used, but also in other areas of application, where a simultaneous switching of function parameters from Functions within an industrial control or regulation necessary is.

Claims

Method for changing function parameters (F1, F2, F3, F4) of at least one function ( 3 ) industrial control or regulation ( 6 ), characterized in that the control or regulation ( 6 ) changed function parameters (F1V, F2V, F3V, F4V) are transferred and saved, that by subsequently changing a release parameter (FP) in the control or regulation ( 6 ), original function parameters (Fl, F2, F3, F4) are simultaneously replaced by the changed function parameters (F1V, F2V, F3V, F4V) and the function ( 3 ) with the changed function parameters (F1V, F2V, F3V, F4V).

A method according to claim 1, characterized in that as functions, digital filters ( 3 ) or controller ( 3 ) are provided.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the original function parameters (F1, F2, F3, F4) are exchanged simultaneously for the changed function parameters (F1V, F2V, F3V, F4V) in such a way that the exchange takes place within a computing cycle time (T) the function ( 3 ) is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that as a release parameter (FP) a binary parameter is used.

Use of the method according to one of the preceding claims, for changing function parameters of at least one function ( 3 ) industrial control or regulation ( 6 ) for machine tools, production machines or robots.