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WO2004046973A2 - Layout-orientierte erfassung von automatisierungsinformationen - Google Patents

Layout-orientierte erfassung von automatisierungsinformationen Download PDF

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Publication number
WO2004046973A2
WO2004046973A2 PCT/DE2003/003615 DE0303615W WO2004046973A2 WO 2004046973 A2 WO2004046973 A2 WO 2004046973A2 DE 0303615 W DE0303615 W DE 0303615W WO 2004046973 A2 WO2004046973 A2 WO 2004046973A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
components
layout
information
data interfaces
oriented
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/003615
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2004046973A3 (de
Inventor
Heinz Bernhardt
Soeren Moritz
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US10/535,720 priority Critical patent/US7505821B2/en
Priority to EP03811336A priority patent/EP1563418A2/de
Publication of WO2004046973A2 publication Critical patent/WO2004046973A2/de
Publication of WO2004046973A3 publication Critical patent/WO2004046973A3/de

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4188—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by CIM planning or realisation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32085—Layout of factory, facility, cell, production system planning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

  • the invention relates to a system and a method for the graphic recording of system requirements and specifications in an electronically evaluable form.
  • the object of the invention is to enable a simplified, layout-oriented recording of requirements and specifications for an automation system and to provide the information in an electronically evaluable form.
  • This object is achieved by a system for the layout-oriented acquisition of control-relevant information, with first means for graphically describing structures consisting of individual components, second means for graphically establishing at least one directional relationship between the components of the structures described and third means for specifying control-relevant information Interconnection of the components depending on the established relationships.
  • control-relevant information is integrated graphically and interactively directly into technical drawings.
  • the information is brought in by pre-defined or user-defined elements.
  • a procedural task is solved with the help of a drawing.
  • a complex structure consisting of individual, for example physical, components is described using graphic means. The components are shown in their spatial arrangement.
  • a physical layout that is to say a description, for example of a conveyor, can be generated in this way.
  • the components involved are then related to each other. This is also done graphically, for example by entering a material flow in the conveyor in the structure.
  • an interconnection that is to say a control-relevant link, of the individual components is then specified or set up.
  • the individual components are interconnected in this way in the overall system.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the control-relevant information for recording is provided for an automation system of a process and / or manufacturing plant. Especially when designing complex industrial plants, it is important to design the most efficient design for the control technology and the associated control behavior of a plant. Drawings of a plant structure must be translated into control-relevant information. This can easily lead to a loss of information, or information in the drawing can be misinterpreted by the developer.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the components in a library are designed as types with type-dependent properties and data interfaces.
  • This training enables a developer to store certain, recurring elements, for example a system, in the library and to assign special properties to them. For example, a conveyor belt or a lifting table can be stored in the library. The user can then define properties that are typical for these elements and that occur again and again. Properties can be predefined, as well as freely configurable by a user.
  • the characteristics and number of the required data interfaces of the individual components are also stored in the library in connection with the types.
  • the data interfaces also have special properties that depend on the respective component.
  • This embodiment of the invention makes it possible to store recurring objects in a prefabricated manner and thus reduces the effort involved in specifying an automation solution, since reusable modules can be used and the components already have predetermined interconnection options due to their special data interfaces, so that a developer can preselect possible ones Combinations can be presented.
  • the use of the component library significantly reduces the effort required to generate an automation solution.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the interconnection of the components is provided via the data interfaces.
  • Such an interconnection of the components via the data interfaces ensures that only those components can be selected that can also be connected to an existing component or its ports.
  • the use of the data interfaces for the interconnection therefore specifies a selection of possible combinations, which greatly simplifies the specification of an automation solution for a developer.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the directional relationships between the components are established on the basis of a material flow in a process and / or manufacturing plant.
  • the use of the material flow within a plant is an ideal solution, since an operator of the system is immediately aware of the spatial behavior of the material flow. It is not necessary to relate the individual components of the system to one another in an academic manner, but the simple graphical entry of the material flow in a drawing automatically establishes the important predecessor-successor relationship.
  • the specification of an automation solution is enormously facilitated by this advantageous embodiment of the invention.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that an information flow between the components opposite to the material flow is provided.
  • a backward-directed information flow between the components involved, which is opposite to the material flow advantageously guarantees a possibility of traceability within the system.
  • a predecessor component knows at all times whether its successor component has sufficient absorption capacity for the material to be forwarded or whether the space for the next production piece is already free again.
  • Manufacturing-related data can also be collected in a simple manner using this information flow and material tracking, which is, for example, in the This ensures a connection with a tracking system at the MES level (Manufacturing Execution Systems).
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the directional relationships between data interfaces of adjacent components are established from the distance of the components from one another and the information available to the data interfaces.
  • the spatial position of components in the graphical layout can advantageously be used for the construction or specification of the interconnection of the components with one another.
  • the relationships between the data interfaces or ports of two or more adjacent components can be based on the geometric information, e.g. Position in the layout, together with a predefinable threshold value for the definition of the proximity of the components to one another required in the system or the layout and specific information about the ports are automatically derived.
  • the port information here includes, for example, information on the type or
  • Direction of data flow (IN / OUT). If the corresponding information is available, a user of the system can establish the relationship and thus the connection in a simple manner by moving the components to one another on the surface of a screen, for example using a mouse.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that type and / or instance and / or location information on the components is provided for use from the graphic layout.
  • a specific description of the components used, such as lifting tables or conveyor belts, is already possible from the graphic layout.
  • This information can then be used in an advantageous manner for the use of, for example, maintenance management systems.
  • a maintenance information system can have a location information tion on a graphical basis. The information about the components involved does not have to be entered into such a system.
  • the use of advanced information systems, such as plant information systems is made significantly easier in this way and is also easier to implement financially.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that fourth means are provided for the layout-oriented addition of further properties to components.
  • fourth means are provided for the layout-oriented addition of further properties to components.
  • This enables a developer to add additional attributes, for example via a separate input field on the user interface of the system, to the graphics of a special component.
  • These properties can e.g. B. Functions such as "switch up” or “switch down” that are already added by the developer at the graphic level of a component. In this way, the automation-related behavior of the individual components is recorded more easily in the graphic layout and made available for the use of an automation solution.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that a layout-oriented assembly of components into groups is provided. It is also advantageous that a layout-oriented assignment of superordinate semantics to the groups is provided. For example, several components may be related to a certain function. For example, there are so-called "emergency areas" that must be switched off uniformly. Likewise, several components can be assigned to a specific controller or several components can be assigned to a specific area in which a system for operator control and monitoring (O&M system or HMI, Human Machine Interface) is used. Merging components into groups makes it easier to assign them to a controller or an HMI, for example. The groups can overlap as desired.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that an assignment of elements to limit permitted value ranges and / or attributes to components and / or functional groups and / or data interfaces is provided.
  • the validity of relationships can be defined by inserting such "constraint elements” that can narrow or limit the possible interactions between data interfaces, components or functional groups.
  • this enables the established relationships to be validated by automatically selecting only those components that can be connected to an existing component or its interfaces without violating the "constraints”.
  • information can be derived from this, such as whether the maximum number of port connections on a multi-port has been reached or whether, for example, the sum of the consumers exceeds the permissible maximum current.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that a layout-oriented generation of a network configuration for communication of the components of a process and / or manufacturing plant is provided. If the individual components are related to each other and if higher-quality automation-relevant units have been defined on the basis of components combined into groups, the components involved can be directly networked at the graphic level. The network topology does not have to be specially developed. Rather, it results automatically from the position of the components and the relationships defined between the components. A simple conception and specification of the required network topology is possible in this way.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the graphic representation of a subsystem.
  • a first description 1 is used to create a graphic description in the system, for example a system consisting of individual components 21 x .. j .
  • the components 21 ⁇ .. j are selected from a set of components 21 ⁇ .. n stored in a library 25.
  • the selected components 21 j .. j are used for the graphic description of the system structures 22, as a result of which a complex system can be compiled graphically.
  • the second means 2 are used to graphically describe relationships 23 between the selected components 21 ⁇ ..j so that they are stored in the layout.
  • the specification of an interconnection 24 between the selected components 21 ⁇ , .j is generated by third means 3.
  • the interconnection 24 takes place as a function of the directed relationships 23 via data interfaces 26. In this way, the components 21 ⁇ .. j are related to one another in terms of data technology.
  • the advantage of the design of the system according to the invention shown in FIG. 1 is that parts of a system, here represented as a set of any components 21 ⁇ .. n , can be graphically related to one another in a simple manner.
  • Your data technology interfaces 26 can be linked to one another by defining directed relationships 23 on the basis of the layout and directly converted into control-relevant information.
  • the components have 2l ! .. n each a unique identifier and type information. Any number of properties, so-called attributes, can be assigned to the components 21 ⁇ .. n .
  • the properties of the components 21 ⁇ .. n are represented by symbols of different shapes.
  • Properties or attributes of components 21 ⁇ .. ⁇ can be both classic data types such as "integer” or "real", but it can also be structures such as "fields” or “arrays”.
  • Numbers of data interfaces 26, so-called ports can also be assigned as attributes. It is also possible as attributes
  • a defined access interface (eg in the form of a DLL) can be assigned to a so-called link attribute.
  • Such an access interface enables access to data in a referenced element, for example an Excel file.
  • Components 21 Sha .. n can be used to assign a semantics 32 using the attributes.
  • a component 21i within a system can be assigned, for example, that it is a conveying element or a lifting table.
  • An attribute can also be assigned a rule that describes how a certain attribute value can be derived from other attributes.
  • the components 21 ⁇ .. n have any number of ports or data interfaces 26. Components that have ports or data interfaces 26 with the same structure can use them
  • Interfaces are interconnected. When building a port, the number and type of the respective attributes that describe the port are relevant.
  • a connection direction in terms of In / Out can be assigned to individual attributes of a port or the entire port. This connection direction can be designed unidirectionally in the sense of an "either - or" if a conveying element has only one conveying direction. The connection can, however, also be bidirectional in the sense of “both as well” if a conveying element has two conveying directions (forwards / backwards; up / down).
  • the port can be defined as IN and Out to allow both directions, or a graphic port as a representative is assigned a logical IN port and a logical OUT port. Multi-ports can also be defined that can be connected to more than one other port.
  • the components 21] ... j selected for the description are assigned a direction using the second means for graphically establishing a directed relationship 23 such that each component 21 ⁇ receives a defined predecessor and a defined successor, the components 21 ⁇ involved can. .j are interconnected via their existing ports or data interfaces 26.
  • the components 21 ⁇ ..j graphically, which already contain their control-relevant individual information in the form of their properties and their data interfaces 26. an automation solution can be specified.
  • the individual components 21 ⁇ .. j are to be regarded as objects which, depending on their neighbors, shape certain properties in the overall system of the system. The information relevant for the specification of the control can thus be obtained directly from the position of the individual components 21a . ..j can be seen in the graphic representation.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the invention, in which the relationships 23 between the selected components 21 x ..j are established with the aid of a material flow 27.
  • the connection of ports or data interfaces 26 takes place in a graphic manner. A connecting line between the graphically represented ports is simply drawn along the material flow 27, as is planned in a plant. If a material flow 27 is used to establish the connection, the connection is automatically directed. The connection can also be made by simply placing the components 21 ⁇ .. j accordingly, so that ports or data interfaces 26 to the
  • Neighboring elements or components 21 ⁇ ..j are automatically constructed if the elements are at a defined distance from one another.
  • An information flow 28 opposite to the material flow 27 is automatically established by the system. The information flow 28 runs along the established data interfaces 26 between the components 21 ⁇ ..j.
  • a component 21 ⁇ can also contain a further component 21i ⁇ : L / in the form of a property.
  • This design enables components to be nested in such a way that components can consist of other components. For example, components such as control cabinets or racks can be implemented in the layout of the system. Accordingly, a higher-level component also has higher-level properties.
  • the graphic representatives of the components 21 ⁇ .. n can, for example, be in 2D or 3D form and they have general properties of the components 21 ⁇ .. n that they represent, ie they have a specific position, orientation, size and a specific form.
  • a number of further properties 30 can also be assigned to a component 21 ⁇ .
  • These additional properties 30 can the components 2l ! .. n are predefined so that they are available in the component library 25. However, properties can also be entered by the user at any time using special input windows and assigned to components 21 ⁇ .. n .
  • the main advantage of the embodiment of the invention shown in FIG. 2 is that the individual elements or
  • Components 21 x .. j that make up a system can be easily related to each other.
  • the components 21 ⁇ .. j are either arranged graphically in such a way that they establish a connection to neighboring objects over a defined distance and an interconnection can take place on the basis of this spatial proximity.
  • it is possible to implement the interconnection between the components 21 ⁇ ..j by placing the components 21 ⁇ ..j in a directional relationship 23 to one another by a user of the system, for example by entering a material flow 27, a unidirectional connection between the components involved 21 a. .. j builds up.
  • a link between the components 21 ⁇ ..j is then realized via the respective data interfaces 26 and a data transfer between the components 21 ⁇ ..j is made possible.
  • the material flow 27 is opposite to an information flow 28 between the components 21 x ..j. This is advantageous, for example, if the material flow 27 within the plant is to be traced as part of an MES system.
  • the opposite information flow 28 is essential for the smooth functioning of the components 21 ⁇ ..j in the overall system. It ensures that a component 21 ⁇ knows the status of its successor component 21 ⁇ + ⁇ and whether, for example, a material can be passed on.
  • Each component is represented within the system as an object, which contains properties, such as type, identity, location 29, but also user-defined or function-dependent properties 30.
  • the behavior of the respective components is thus already documented within the graphical representation in such a way that when the data interfaces 26 are linked, the control-relevant information of the individual components can be automatically recorded and related to one another. In this way, when the components 21 L .J are joined together or the material flow 27 is entered, the control-relevant information is recorded and is advantageously available to the developer for the specification of an automation solution of the system shown graphically.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the system for the layout-oriented detection of control-relevant information, in which components 21 x ..i are combined to form groups 31.
  • a higher-level semantics 32 can be assigned to the groups 31.
  • a network configuration 33 can be established graphically with the aid of the system.
  • FIG. 3 shows how components 21 ⁇ .. ⁇ can be combined to form functional groups 31.
  • this is done by forming a selection set and selecting a functional group 31, for example in a tree view and performing a number of operations, for example adding / removing.
  • components 21 ⁇ ..i can be added to or removed from a group 31.
  • Components 21 ⁇ ..j, functional groups 31 and data interfaces 26 can be assigned so-called "constraint elements". These are elements that exert constraints in such a way that, for example, the validity of value ranges of individual characteristics or attributes is defined.
  • Assigning a higher-level semantics 32 (PLC area 32a, HMI area 32b) to specific groups 31 has the advantage that a set of components 21 ⁇ .. ⁇ can be assigned a higher-level property. For example, several components 21 ⁇ .. ⁇ can be combined in such a way that they are represented in the context of a B&B system 40 in order to be visualized on the system or the shop floor for an operator of the system 41. Likewise, components 21 ⁇ , . ⁇ can be combined in order to assign them to a controller (PLC, PLC) 42. Special circuits can also be implemented, which represent, for example, an emergency on / off in the context of an "emergency area".
  • Groups 31 can be put together as desired and a component 21 can be assigned to any number of groups 31. A higher-quality behavior of the components involved can thus be derived in a simple manner from the graphic layout and the automation-relevant information required for this is automatically made available.
  • a network topology 33 can be implemented in a simple manner. The design of the network to be specified results automatically from the relationships 23 of the components 21 ⁇ ..j to one another. The question of which data connection is to be used, for example a bus system 33a or an Ethernet 33b, can already be specified in the graphic system on the basis of the information relevant to automation.
  • the redundant design of data transmission devices can be designed based on the underlying information, since the layout clearly shows which areas of the designed system are safety-relevant and must therefore have a redundant data transmission device.
  • the grouping of the components 21 ⁇ ..j shown in FIG. 3 into higher-value units simplifies the design of the automation solution of the system in a simple manner, since the higher-value units are each assigned a higher-level semantics 32, belonging to a controller or a B&B system, and structuring can be done graphically by the developer based on the system layout.
  • the invention relates to a system and a method for the graphic recording of system requirements and specifications in an electronically evaluable form.
  • Elements of a system are represented graphically by selectable components 21.
  • the components 21 are graphically brought into a relationship 23 to one another and a control-relevant interconnection 24 is automatically specified on the basis of the established relationship 23 and made available in electronic form.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur grafischen Erfassung von Systemanforderungen und Spezifikationen in elektronisch auswertbarer Form. Elemente einer Anlage werden grafisch durch auswählbare Komponenten (21) repräsentiert. Die Komponenten (21) werden grafisch in eine Beziehung (23) zueinander gebracht und eine steuerungsrelevante Verschaltung (24) wird auf Basis der etablierten Beziehung (23) automatisch spezifiziert und in elektronischer Form bereitgestellt.

Description

Beschreibung
Layout-orientierte Erfassung von Automatisierungsinformationen
Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur grafischen Erfassung von Systemanforderungen und Spezifikationen in elektronisch auswertbarer Form.
Als Ausgangspunkt für die Automatisierung von Anlagen oder
Maschinen werden heutzutage vorwiegend technische Zeichnungen genutzt. Die Zeichnungen sind aus Sicht des Maschinen- oder Anlagenbaues bzw. der Verfahrenstechnik konzipiert. Bei einer zu entwickelnden Automatisierungslösung werden die zum System gehörenden Anforderungen und Spezifikationen in der Regel auf Basis dieser Zeichnungen formuliert. Beispielsweise werden Steuerungen für Not-Aus-Kreise, die Bildung von zu einer Steuerung gehörenden Komponentengruppe oder eine Netzwerkto- pologie auf Grundlage entsprechender Zeichnungen entwickelt. Die Entwicklung erfolgt hierbei durch händische Umsetzung aus der Zeichnung heraus, ohne dass spezielle Zeichnungselemente mit einer Semantik behaftet sind, die für die Spezifikation einer Automatisierungslösung automatisch genutzt werden kann. Die Umsetzung erfolgt vielmehr per Hand bzw. verbal. Hierbei werden relevante Informationen, die aus der Zeichnung entnehmbar sind, häufig nur unvollständig übertragen. Aus den technischen Zeichnungen können die Information für die Umsetzung einer Automatisierungslösung somit derzeit nicht direkt verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte, layout-orientierte Erfassung von Anforderungen und Spezifikationen für ein AutomatisierungsSystem und eine Bereitstellung der Informationen in elektronisch auswertbarer Form zu ermög- liehen. Diese Aufgabe wird gelöst, durch ein System zur layoutorientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Informationen, mit ersten Mitteln zur grafischen Beschreibung von aus einzelnen Komponenten bestehenden Strukturen, zweiten Mitteln zum grafischen Etablieren mindestens einer gerichteten Beziehung zwischen den Komponenten der beschriebenen Strukturen und dritten Mitteln zur Spezifikation einer steuerungsrelevanten Verschaltung der Komponenten in Abhängigkeit von den etablierten Beziehungen.
Diese Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 .
Bei diesem Lösungsansatz wird steuerungsrelevante Information grafisch und interaktiv direkt in technische Zeichnungen integriert. Die Information wird durch vor- bzw. benutzerdefinierte Elemente eingebracht. Hierbei wird eine verfahrenstechnische Aufgabe mit Hilfe einer Zeichnung gelöst. Eine komplexe Struktur, die aus einzelnen, beispielsweise physika- lischen Komponenten besteht, wird mit zeichnerischen Mitteln beschrieben. Dabei werden die Komponenten in ihrer räumlichen Anordnung wiedergegeben. Ein physikalisches Layout, also eine Beschreibung, beispielsweise einer Fördereinrichtung, kann auf diese Weise erzeugt werden. Die beteiligten Komponenten werden anschließend in Bezug zueinander gesetzt. Dies erfolgt ebenfalls auf grafische Weise, indem beispielsweise ein Mate- rialfluss in einer Fördereinrichtung in die Struktur eingetragen wird.
In Abhängigkeit von der so definierten gerichteten Beziehung zwischen den beteiligten Komponenten der komplexen Struktur wird anschließend eine Verschaltung, das heißt eine steuerungsrelevante Verknüpfung, der einzelnen Komponenten spezifiziert bzw. aufgebaut. In Abhängigkeit von ihrer Lage inner- halb der komplexen Strukturen und in Abhängigkeit von den gerichteten Beziehungen zu den benachbarten Elementen, werden die einzelnen Komponenten auf diese Weise im Gesamtsystem verschaltet.
Vorteilhaft bei der Verwendung des vorgestellten Systems ist die Tatsache, dass das Steuerungsverhalten einzelner Komponenten im Zusammenhang mit ihrer Umwelt anhand von Zeichnungen erfasst und spezifiziert werden kann. Ein Extrahieren steuerungsrelevanter Informationen aus einer Zeichnung durch einen Entwickler einer Automatisierungslösung und ein darauf- folgendes Interpretieren dieser Informationen mitsamt einer sich anschließenden Umsetzung erübrigt sich auf diese Weise. Die relevanten Informationen ergeben sich durch die in der Grafik etablierten Beziehungen zwischen den einzelnen beteiligten Komponenten. Die Spezifikation eines Steuerungsverhai- tens wird auf diese Weise enorm erleichtert und verbessert.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die steuerungsrelevanten Informationen zur Erfassung für ein Automatisierungssystem einer prozess- und/ oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen sind. Gerade bei der Konzeption komplexer industrieller Anlagen kommt es darauf an, einen möglichst effizienten Entwurf für die Steuerungstechnik und das damit verbundene Steuerungsverhalten einer Anlage zu entwerfen. Zeichnungen einer Anlagenstruktur müssen in steuerungsrelevante Informationen übersetzt werden. Hierbei kann es leicht zu einem Informationsverlust kommen bzw. in der Zeichnung vorhandene Informationen können vom Entwickler falsch interpretiert werden.
Das erfindungsgemäße System vereinfacht nun vor allem die Erfassung steuerungsrelevanter Informationen für derart komplexe Anlagen, da die Anlage, nachdem sie grafisch konzipiert wurde, in Bezug auf ihr Steuerungsverhalten automatisch anhand der Grafik auch spezifiziert werden kann. Sämtliche, in der Anlage verwendete Komponenten, sind in der Grafik als
Elemente repräsentiert und ihr Verhalten in der Gesamtstruktur der Anlage kann auf Basis der Grafik derart beschrieben werden, dass die Einbindung aller Elemente in die Steuerung der Anlage genauestens spezifiziert werden kann. Speziell für den Entwurf komplexer Steuerungsaufgaben eignet sich das erfindungsgemäße System in hohem Maße.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in einer Bibliothek als Typen mit typenabhängigen Eigenschaften und Datenschnittstellen ausgebildet sind. Durch diese Ausbildung wird es einem Entwickler möglich, bestimmte, wiederkehrende Elemente, beispielsweise einer Anlage, in der Bibliothek abzulegen und ihnen spezielle Eigenschaften zuzuweisen. Beispielsweise kann in der Bibliothek ein Förderband oder ein Hubtisch abgelegt werden. Vom Benutzer können dann Eigenschaften defi- niert werden, die für genau diese Elemente typisch sind und immer wieder vorkommen. Hierbei können Eigenschaften sowohl vordefiniert sein, als auch von einem Benutzer jeweils frei gestaltbar. Die Ausprägung und Anzahl der benötigten Datenschnittstellen der einzelnen Komponenten sind ebenfalls in Zusammenhang mit den Typen in der Bibliothek hinterlegt. Die Datenschnittstellen haben ebenfalls spezielle Eigenschaften, die abhängig sind von der jeweiligen Komponente. Diese Ausbildung der Erfindung ermöglicht es, wiederkehrende Objekte vorgefertigt zu hinterlegen und verringert somit den Aufwand bei der Spezifikation einer Automatisierungslδsung, da auf wiederverwendbare Bausteine zurückgegriffen werden kann und die Komponenten durch ihre speziellen Datenschnittstellen bereits vorgegebene VerSchaltungsmöglichkeiten aufweisen, so dass einem Entwickler eine Vorauswahl von möglichen Kombina- tionen präsentiert werden kann. Der Aufwand für das Generieren einer Automatisierungslösung wird durch die Nutzung der Komponentenbibliothek somit deutlich verringert.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da- durch gekennzeichnet, dass die Verschaltung der Komponenten über die Datenschnittstellen vorgesehen ist. Eine derartige Verschaltung der Komponenten über die Datenschnittstellen ge- währleistet, dass nur solche Komponenten ausgewählt werden können, die sich an eine bereits existierende Komponente bzw. deren Ports auch anschließen lassen. Die Verwendung der Datenschnittstellen für die Verschaltung gibt somit eine Aus- wähl möglicher Kombinationen vor, was einem Entwickler die Spezifikation einer Automatisierungslösung enorm erleichtert.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Etablierung der gerichteten Beziehungen zwischen den Komponenten auf Basis eines Materialflusses in einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen ist. Um eine für die Steuerung einer Anlage essessentielle Vorgänger/Nachfolgerbeziehung von beteiligten Elementen zu etablieren, ist die Verwendung des Materialflus- ses innerhalb einer Anlage eine ideale Lösung, da einem Bediener des Systems der Materialfluss in seinem räumlichen Verhalten unmittelbar klar ist. Es müssen nicht auf akademische Weise die einzelnen Bauteile der Anlage in Beziehung zueinander gesetzt werden, sondern das einfache grafische Ein- tragen des Materialflusses in eine Zeichnung etabliert automatisch die so wichtige Vorgänger-Nachfolgerbeziehung. Die Spezifikation einer Automatisierungslösung wird durch diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung enorm erleichtert.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Materialfluss entgegengesetzter Informationsfluss zwischen den Komponenten vorgesehen ist. Ein dem Materialfluss entgegengesetzter rückwärtsgerichteter Informationsfluss zwischen den beteiligten Komponenten garantiert auf vorteilhafte Weise eine Möglichkeit der Rückverfolgung innerhalb des Systems. Eine Vorgänger-Komponente weiß jederzeit, ob ihre Nachfolger-Komponente über genügend Aufnahmekapazität für das weiterzuleitende Material verfügt, bzw. ob der Platz für das nächste Fertigungsstück auch be- reits wieder frei ist. Fertigungsrelevante Daten können außerdem durch diesen Informationsfluss auf einfache Art erhoben werden und eine Materialverfolgung, die beispielsweise im Zusammenhang mit einem Trackingsystem auf der MES-Ebene (Manufacturing Execution Systems) erfolgt, wird somit gewährleistet .
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Etablierung der gerichteten Beziehungen zwischen Datenschnittstellen benachbarter Komponenten aus dem Abstand der Komponenten voneinander und vorliegenden Informationen zu der Datenschnittstellen vorgesehen ist. Die räumliche Lage von Komponenten im grafischen Layout kann auf diese weise vorteilhaft für den Aufbau bzw. die Spezifikation der Verschaltung der Komponenten untereinander genutzt werden. Die Beziehungen zwischen den Datenschnittstellen bzw. Ports zweier oder mehrerer benachbarter Komponenten kann auf Basis der geometrischen Information, z.B. Position im Layout, zusammen mit einem vorgebbaren Schwellwert für die Definition der im System bzw. dem Layout benötigten Nähe der Komponenten zueinander und spezifischen Informationen zu den Ports automatisch abgeleitet werden. Zu den Port-Informatio- nen gehören hier beispielsweise Angaben zum Typ oder zur
Richtung des Datenflusses (IN/OUT) . Sind die entsprechenden Informationen vorhanden, so kann ein Anwender des Systems die Beziehung und damit die Verschaltung auf einfache Weise etablieren, indem die Komponenten, beispielsweise mittels einer Maus, auf der Oberfläche eines Bildschirms in die entsprechenden Positionen zueinander gebracht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Typen- und/oder Instanzen- und/ oder Ortsinformationen zu den Komponenten zur Verwendung aus dem grafischen Layout vorgesehen sind. Eine spezifische Beschreibung der verwendeten Komponenten, wie beispielsweise Hubtischen oder Förderbändern, wird aus dem grafischen Layout bereits ermöglicht. Diese Informationen können auf vorteil- hafte Weise dann für die Verwendung von beispielsweise Instandhaltungsmanagementsystemen genutzt werden. Einem Instandhaltungsmanagementsystem kann hierbei eine Ortsinforma- tion auf der grafischen Basis zugeführt werden. Die Information zu den beteiligten Komponenten muss nicht extra in ein derartiges System eingegeben werden. Eine Nutzung weiterführender Informationssysteme, wie beispielsweise auch Anlagen- Informationssysteme wird auf diese Weise deutlich erleichtert und auch finanziell einfacher umsetzbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vierte Mittel zum layout-orien- tierten Hinzufügen weiterer Eigenschaften zu Komponenten vorgesehen sind. Einem Entwickler wird hierdurch ermöglicht, weitere Attribute, beispielsweise über ein gesondertes Eingabefeld auf der Bedienoberfläche des Systems, in der Grafik einer speziellen Komponente bereits hinzuzufügen. Diese Ei- genschaften können z. B. Funktionen wie "schalte rauf" oder "schalte runter" sein, die durch den Entwickler auf der grafischen Ebene einer Komponente bereits hinzugefügt werden. Das automatisierungstechnische Verhalten der einzelnen Komponenten wird auf diese Weise einfacher bereits im grafischen Layout erfasst und für die Verwendung einer Automatisierungs- lösung zur Verfügung gestellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein layout-orientiertes Zusammen- fügen von Komponenten zu Gruppen vorgesehen ist. Vorteilhafte ist auch, dass eine Layout-orientierte Zuweisung einer übergeordneten Semantik zu den Gruppen vorgesehen ist. Mehrere Komponenten können beispielsweise im Zusammenhang mit einer gewissen Funktion in Verbindung stehen. So gibt es beispiels- weise sogenannte "Emergency Areas" , die einheitlich abgeschaltet werden müssen. Ebenso können mehrere Komponenten einer bestimmten Steuerung zugewiesen werden oder mehrere Komponenten können einem bestimmten Bereich zugewiesen werden, in dem ein System zum Bedienen und Beobachten (B&B-System bzw. HMI, Human Machine Interface) verwendet wird. Das Zusammenfügen von Komponenten zu Gruppen erleichtert die Zuweisung beispielsweise zu einer Steuerung oder einem HMI. Hierbei können die Gruppen sich beliebig überlappen. Das heißt, eine Komponente kann mit anderen Komponenten einem be- stimmten Controller zugewiesen werden, aber sie wird mit wiederum anderen Komponenten auf einem B&B-System optisch mit ihren Daten repräsentiert. Den Gruppen kann hierbei jeweils ein einheitliches Verhalten in Form einer Funktion zugewiesen werden. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Strukturie- rung der Anlage und eine einfache Abbildung der daraus resultierenden Automatisierungslösung. Eine durchgängige Entwicklung des gesamten Automatisierungskonzeptes einer Anlage wird auf diese Weise enorm vereinfacht.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnung von Elementen zur Eingrenzung erlaubter Wertebereiche und/oder Attribute zu Komponenten und/oder funktionalen Gruppen und/oder Datenschnittstellen vorgesehen ist. Durch das Einfügen derartiger "Constraint Elemente", welche die möglichen Interaktionen zwischen Datenschnittstellen, Komponenten oder funktionalen Gruppen einengen bzw. limitieren können, kann die Gültigkeit von Beziehungen definiert werden. Dies ermöglicht zum Einen die Validierung der etablierten Beziehungen, indem sich auto- atisch nur die Komponenten ausgewählt werden, die sich an eine bereits existierende Komponente bzw. deren Schnittstellen ohne Verletzung der "Constraints" anschließen lassen. Zum Anderen können daraus Informationen abgeleitet werden, wie z.B. ob die maximale Anzahl von Port-Verbindungen an einem Multi-Port erreicht ist, oder ob beispielsweise die Summe der Verbraucher den zulässigen maximalen Strom übersteigt. Möglich ist durch die Einführung virtueller Komponenten mit entsprechenden "Constraints" auch die Überprüfung einzuhaltender Randbedingungen einzuführen. So kann z.B. eine Schwelle defi- niert werden für die maximalen Kosten über alle verwendeten Komponenten. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein layout-orientiertes Generieren einer Netzwerkkonfiguration zur Kommunikation der Komponenten einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgese- hen ist. Sind die einzelnen Komponenten in Beziehung zueinander gesetzt, und sind auf Basis von zu Gruppen kombinierten Komponenten hδherwertige automatisierungsrelevante Einheiten definiert worden, so kann eine Vernetzung der beteiligten Komponenten auf der grafischen Ebene direkt erfolgen. Die Netztopologie muss nicht extra entwickelt werden. Sie ergibt sich vielmehr automatisch aus der Lage der Komponenten und den zwischen den Komponenten definierten Beziehungen. Eine einfache Konzeption und Spezifikation der benötigten Netz- werktopologie ist auf diese Weise möglich.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung des Systems zum Erfassen steuerungsrelevanter Informationen,
FIG 2 eine schematische Darstellung einzelner Komponenten mit ihren gerichteten Beziehungen und Eigenschaften,
FIG 3 eine schematische Darstellung der grafischen Wiedergabe einer Teilanlage.
FIG 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung des Systems zur layout-orientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Informationen. Im System wird mit Hilfe erster Mittel 1 eine grafische Beschreibung, beispielsweise einer aus einzelnen Komponenten 21x..j bestehenden Anlage, erstellt. Die Komponenten 21χ..j werden aus einer Menge von in einer Bibliothek 25 hin- terlegten Komponenten 21ι..n ausgewählt. Hierbei werden die ausgewählten Komponenten 21χ..j zur grafischen Beschreibung der Anlagenstrukturen 22 genutzt, wodurch eine komplexe Anla- ge grafisch zusammengestellt werden kann. Mit Hilfe der zweiten Mittel 2 werden zwischen den ausgewählten Komponenten 21ι..j gerichtete Beziehungen 23 grafisch beschrieben, so dass sie im Layout hinterlegt sind. Mittels dritter Mittel 3 wird die Spezifikation einer Verschaltung 24 zwischen den ausgewählten Komponenten 21ι,.j generiert. Die Verschaltung 24 erfolgt in Abhängigkeit von den gerichteten Beziehungen 23 über Datenschnittstellen 26. Auf diese Weise werden die Komponenten 21ι..j datentechnisch in Beziehung zueinander gesetzt.
Der Vorteil der in FIG 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausbildung des Systems besteht darin, dass Teile einer Anlage, hier als Menge beliebiger Komponenten 21ι..n repräsentiert, auf einfache Weise grafisch in Beziehung zueinander gesetzt werden können. Ihre datentechnischen Schnittstellen 26 können durch Definition gerichteter Beziehungen 23 anhand des Layout miteinander verknüpft und direkt in steuerungsrelevante Informationen umgesetzt werden.
Hierbei besitzen die Komponenten 2l!..n jeweils eine eindeutige Kennung und eine Typen-Information. Den Komponenten 21ι..n können beliebig viele Eigenschaften, sogenannte Attribute, zugeordnet werden. In FIG 2 sind die Eigenschaften der Komponenten 21ι..n durch Symbole unterschiedlicher Form repräsen- tiert. Eigenschaften bzw. Attribute von Komponenten 21ι..π können hierbei sowohl klassische Daten-Typen wie beispielsweise "Integer" oder "Real" sein, es können aber auch Strukturen wie "Felder" bzw. "Arrays" sein. Als Attribute können auch Anzahlen von Datenschnittstellen 26, sogenannte Ports zugeordnet sein. Ebenfalls ist es möglich, als Attribute
Links auf weitere Elemente, wie beispielsweise Dateien oder Einträge in anderen Dokumenten zu definieren. Hierbei kann einem sogenannten Link-Attribut eine definierte Zugriffsschnittstelle (z.B. in Form einer DLL) zugewiesen werden. Ei- ne derartige Zugriffsschnittstelle ermöglicht den Zugriff auf Daten in einem referenzierten Element, beispielsweise einem Excel-File. Mit Hilfe der Attribute kann Komponenten 21χ..n eine Semantik 32 zugeordnet werden. Einer Komponente 21i innerhalb einer Anlage kann z.B. zugewiesen werden, dass es sich bei ihr um ein Förderelement oder einen Hubtisch handelt. Einem Attribut kann ebenfalls eine Regel zugewiesen werden, welche beschreibt, wie ein bestimmter Attributwert sich aus anderen Attributen ableiten lässt. Neben den Attributen besitzen die Komponenten 21χ..n eine beliebige Anzahl von Ports bzw. Datenschnittstellen 26. Komponenten, die Ports bzw. Datenschnitt- stellen 26 mit gleichem Aufbau haben, können über diese
Schnittstellen miteinander verbunden werden. Bei dem Aufbau eines Ports ist die Anzahl und der Typ der jeweiligen Attribute, die den Port beschreiben, relevant. Einzelnen Attributen eines Ports bzw. dem gesamten Port kann eine Verbindungs- richtung im Sinne von In/Out zugeordnet werden. Diese Verbindungsrichtung kann unidirektional im Sinne eines "Entweder - Oder" ausgebildet sein, wenn ein Förderelement nur eine Förderrichtung hat . Die Verbindung kann aber auch bidirektional im Sinne eines "Sowohl als auch" ausgebildet sein, wenn ein Förderelement zwei Förderrichtungen (Vor/Zurück; Hoch/Runter) aufweist. Der Port kann dabei als IN und Out definiert werden, um beide Richtungen zuzulassen oder einem grafischen Port als Repräsentant ist ein logischer IN-Port und ein logischer OUT-Port zugewiesen. Es können auch Multi-Ports defi- niert werden, die mit mehr als einem anderen Port verbunden werden können.
Wird den für die Beschreibung ausgewählten Komponenten 21]...j mit Hilfe der zweiten Mittel zum grafischen Etablieren einer gerichteten Beziehung 23 eine Richtung derart zugewiesen, dass jede Komponente 21ι einen definierten Vorgänger und einen definierten Nachfolger erhält, so können die beteiligten Komponenten 21ι..j über ihre vorhandenen Ports bzw. Datenschnittstellen 26 miteinander verschaltet werden. Allein durch das grafische Anordnen der Komponenten 21χ..j, die ihre steuerungsrelevante Individualinformation in Form ihrer Eigenschaften und ihrer Datenschnittstellen 26 bereits beinhal- ten, kann also eine Automatisierungslösung spezifiziert werden. Hierbei sind die einzelnen Komponenten 21ι..j als Objekte zu betrachten, die im Gesamtsystem der Anlage in Abhängigkeit von ihren Nachbarn bestimmte Eigenschaften ausprägen. Die für die Spezifikation der Steuerung relevanten Informationen können somit direkt aus der Lage der einzelnen Komponenten 21a...j in der grafischen Repräsentation entnommen werden.
FIG 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dar, in der die Beziehungen 23 zwischen den ausgewählten Komponenten 21x..j mit Hilfe eines Materialflusses 27 etabliert werden. Hierbei erfolgt die Verbindung von Ports bzw. Datenschnittstellen 26 auf grafische Weise. Es wird einfach entlang des Materialflusses 27, wie er in einer Anlage geplant ist, eine Verbindungslinie zwischen den grafisch repräsentierten Ports gezogen. Wird ein Materialfluss 27 für die Etablierung der Verbindung benutzt, so ist die Verbindung automatisch gerichtet. Die Verbindung kann ebenfalls erfolgen, indem die Komponenten 21ι..j einfach entsprechend platziert werden, so dass Ports bzw. Datenschnittstellen 26 zu den
Nachbarelementen bzw. Komponenten 21ι..j automatisch aufgebaut werden, falls die Elemente sich in einer definierten Entfernung zueinander befinden. Ein dem Materialfluss 27 entgegengesetzter Informationsfluss 28 wird durch das System automa- tisch etabliert. Der Informationsfluss 28 läuft entlang der aufgebauten Datenschnittstellen 26 zwischen den Komponenten 21ι..j.
Zu den Komponenten 21ι..j existiert jeweils eine Information, die den Typ der jeweiligen Komponente 21ι beschreibt, aber auch ihre Identität sowie ihre Eigenschaften, beispielsweise die Anzahl der Datenschnittstellen 26 sowie deren Eigenschaften. Hierbei kann eine Komponente 21ι auch eine weitere Komponente 21iι:L/ in Form einer Eigenschaft, enthalten. Eine Schachtelung von Komponenten derart, dass Komponenten aus anderen Komponenten bestehen können, wird durch diese Ausbildung ermöglicht. Beispielsweise können hierdurch Einbaukompo- nenten, wie etwa Schaltschränke oder Racks im Layout der Anlage realisiert werden. Eine übergeordnete Komponente besitzt dementsprechend auch übergeordnete Eigenschaften.
Die grafischen Repräsentanten der Komponenten 21ι..n können beispielsweise in 2D- oder auch in 3D-Form vorliegen und sie besitzen allgemeine Eigenschaften der Komponenten 21ι..n, die sie repräsentieren, d.h. sie haben eine bestimmte Position, eine Ausrichtung, eine Größe und eine spezifische Form. Neben Typ, Identität und Ort 29 kann einer Komponente 21ι auch eine Menge weiterer Eigenschaften 30 zugewiesen werden. Diese zusätzlichen Eigenschaften 30 können den Komponenten 2l!..n vordefiniert zugewiesen werden, so dass sie in der Komponentenbibliothek 25 zur Verfügung stehen. Ebenso können jedoch vom Anwender Eigenschaften mit Hilfe spezieller Eingabefenster jederzeit eingegeben und den Komponenten 21ι..n zugewiesen werden.
Vorteilhaft bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung der Erfindung ist vor allem, dass die einzelnen Elemente bzw.
Komponenten 21x..j, aus denen eine Anlage besteht, auf einfache Weise miteinander in Beziehung gesetzt werden können. Die Komponenten 21ι..j sind entweder grafisch derart angeordnet, dass sie über eine definierte Entfernung zu benachbarten Ob- jekten Verbindung aufnehmen und eine Verschaltung auf Basis dieser räumlichen Nähe erfolgen kann. Andererseits ist es möglich, die Verschaltung zwischen den Komponenten 21ι..j dadurch zu realisieren, dass die Komponenten 21ι..j in eine gerichtete Beziehung 23 zueinander gesetzt werden, indem ein Anwender des Systems, beispielsweise durch Eintragen eines Materialflusses 27 eine unidirektionale Verbindung zwischen den beteiligten Komponenten 21a...j aufbaut. Über die jeweiligen Datenschnittstellen 26 wird dann eine Verknüpfung der Komponenten 21ι..j realisiert und ein Datentransfer zwischen den Komponenten 21ι..j ermöglicht. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Materialfluss 27 einem Informationsfluss 28 zwischen den Komponenten 21x..j entgegengesetzt ist. Dies ist beispielsweise günstig, wenn der Materialfluss 27 innerhalb der Anlage im Rahmen eines MES-Systems nachvollzogen werden soll. Der entgegengerichtete Informati- onsfluss 28 ist essentiell für das reibungslose Funktionieren der Komponenten 21ι..j im Gesamtsystem. Er stellt sicher, dass eine Komponente 21ι weiß, in welchem Status sich ihre Nachfolgerkomponente 21ι+ι befindet und ob beispielsweise ein Ma- terial weitergereicht werden kann.
Jede Komponente ist innerhalb des Systems als Objekt repräsentiert, welches Eigenschaften, wie beispielsweise Typ, Identität, Ort 29, aber auch benutzerdefinierte bzw. funkti- onsabhangige Eigenschaften 30 beinhaltet. Das Verhalten der jeweiligen Komponenten ist somit schon innerhalb der grafischen Darstellung dahingehend dokumentiert, dass bei einer Verknüpfung der Datenschnittstellen 26 automatisch die steuerungsrelevanten Informationen der einzelnen Komponenten er- fasst werden können und in Beziehung zueinander gesetzt werden können. Auf diese Weise wird automatisch bei Aneinanderfügen der Komponenten 21L.J bzw. Eintragen des Materialflusses 27 die steuerungsrelevante Information erfasst und steht für die Spezifikation einer Automatisierungslösung des gra- fisch dargestellten Systems vorteilhaft für den Entwickler zur Verfügung.
FIG 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung des Systems zur layout-orientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Infor- mationen, bei den Komponenten 21x..i zu Gruppen 31 zusam enge- fasst werden. Den Gruppen 31 kann hierbei eine übergeordnete Semantik 32 zugewiesen werden. Nach Abschluss der Konfiguration einer Anlage auf grafische Weise kann mit Hilfe des Systems eine Netzwerkkonfiguration 33 grafisch etabliert werden.
Bei der Erstellung der Kommunikationsnetze 33 werden grafische Beziehungen zwischen den Kommunikations-Komponenten, beispielsweise einem Profibus, und den Steuerungskomponenten, beispielsweise einer SPS, aufgebaut. Dieser Aufbau erfolgt über Datenschnittstellen/Ports 26 bzw. deren grafische Repräsentanten. Die Etablierung erfolgt auf Basis eines Informati- onsflusses 28 oder Energieflussbeziehungen. Neben dem Materialfluss 27 lassen sich somit beliebige andere Informations- , Energie- oder Stoffflüsse im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems grafisch und damit auch datentechnisch erfassen.
In FIG 3 ist dargestellt, wie Komponenten 21ι..ι sich zu funktionalen Gruppen 31 zusammenfassen lassen. In der grafischen Repräsentation erfolgt dies durch Bildung einer Selektions- menge und der Auswahl einer funktionalen Gruppe 31, beispielsweise in einem Tree-View und der Ausführung einer Menge von Operationen, beispielsweise hinzufügen/entfernen. Auf diese Weise können Komponenten 21χ..i zu einer Gruppe 31 hinzugefügt oder entfernt werden. Komponenten 21χ..j, funktionalen Gruppen 31 und Datenschnittstellen 26 können dabei sogenannte "Constraint Elemente" zugeordnet werden. Hierbei han- delt es sich um Elemente, die Zwänge ausüben, derart, dass beispielsweise die Gültigkeit von Wertebereichen einzelner Merkmale bzw. Attribute definiert wird.
Die Zuweisung einer übergeordneten Semantik 32 (PLC-Area 32a, HMI-Area 32b) zu spezifischen Gruppen 31 hat den Vorteil, dass eine Menge von Komponenten 21ι..ι mit einer übergeordneten Eigenschaft belegt werden kann. Beispielsweise können mehrere Komponenten 21ι..ι derart zusammengefasst werden, dass sie im Rahmen eines B&B-Systems 40 repräsentiert werden, um auf der Anlage bzw. dem Shop-Floor für einen Bediener der Anlage 41 visualisiert zu werden. Desgleichen können Komponenten 21ι,.ι zusammengefasst werden, um sie einer Steuerung (SPS, PLC) 42 zuzuweisen. Ebenso können spezielle Schaltkreise realisiert werden, die beispielsweise ein Not-Ein/Aus im Rahmen einer "Emergency Area" repräsentieren. Gruppen 31 können beliebig zusammengestellt werden und eine Komponente 21ι kann einer beliebigen Zahl von Gruppen 31 zugeordnet werden. Ein höherwertiges Verhalten der beteiligten Komponenten 21ι..ι kann somit auf einfache Weise aus dem grafischen Layout abgeleitet werden und die dazu benötigten automatisierungsrelevanten Informationen werden automatisch zur Verfügung ge- stellt. Desgleichen kann eine Netzwerktopologie 33 auf einfache Weise realisiert werden. Die Auslegung des zu spezifizierenden Netzwerkes ergibt sich automatisch aus den Beziehungen 23 der Komponenten 21χ..j zueinander. Die Frage, welche Datenverbindung verwendet werden soll, beispielsweise ein Bussys- tem 33a oder ein Ethernet 33b , kann anhand der vorliegenden automatisierungsrelevanten Informationen im grafischen System bereits spezifiziert werden. Ebenso kann beispielsweise die redundante Auslegung von Datenübertragungsvorrichtungen anhand der zugrundeliegenden Information konzipiert werden, da sich aus dem Layout eindeutig ergibt, welche Bereiche der konzipierten Anlage sicherheitsrelevant sind und somit über eine redundante Datenübertragungsvorrichtung verfügen müssen.
Insgesamt erleichtert die in FIG 3 dargestellte Gruppierung der Komponenten 21ι..j zu höherwertigen Einheiten die Konzeption der Automatisierungslösung der Anlage auf einfache Weise, da den höherwertigen Einheiten jeweils eine übergeordnete Semantik 32, Zugehörigkeit zu eine Steuerung oder einem B&B- System, zugewiesen werden und eine Strukturierung grafisch auf Basis des Anlagenlayouts durch den Entwickler erfolgen kann.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein System sowie ein Verfahren zur grafischen Erfassung von Systemanforderungen und Spezifikationen in elektronisch auswertbarer Form. Elemente einer Anlage werden grafisch durch auswählbare Komponenten 21 repräsentiert. Die Komponenten 21 werden grafisch in eine Beziehung 23 zueinander gebracht und eine steuerungsrelevante Verschaltung 24 wird auf Basis der etablierten Beziehung 23 automatisch spezifiziert und in elektronischer Form bereitgestellt.

Claims

Patentansprüche
1. System zur layout-orientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Informationen, mit - ersten Mitteln (1) zur grafischen Beschreibung von aus einzelnen (physikalischen) Komponenten (21ι..n) bestehenden Strukturen (22) , zweiten Mitteln (2) zum grafischen Etablieren mindestens einer gerichteten Beziehung (23) zwischen den Komponenten (21ι..j) der beschriebenen Strukturen (22) und dritten Mitteln (3) zur Spezifikation einer steuerungsrelevanten Verschaltung (24) der Komponenten (21ι..j) in Abhängigkeit von den etablierten Beziehungen (23) .
2. System nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die steuerungsrelevanten Informationen zur Erfassung für ein Automatisierungssystem einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Komponenten (21ι..n) in einer Bibliothek (25) als Typen mit typenabhängigen Eigenschaften und Datenschnittstellen (26) ausgebildet sind.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verschaltung (24) der Komponenten (21x..j) über die Datenschnittstellen (26) vorgesehen ist.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Etablierung der gerichteten Beziehungen (23) zwi- sehen den Komponenten (21ι..j) auf Basis eines Materialflusses (27) in einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen ist.
6. System nach Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein dem Materialfluss (27) entgegengesetzter Informationsfluss (28) zwischen den Komponenten (21x..j) vorgesehen ist.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Etablierung der gerichteten Beziehungen (23) zwi- sehen Datenschnittstellen (26) benachbarter Komponenten
(21ι..j) aus dem Abstand der Komponenten (21ι..j) voneinander und vorliegenden Informationen zu den Datenschnittstellen
(26) vorgesehen ist.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Typen- und/oder Instanzen- und/oder Ortsinformationen (29) zu den Komponenten (21ι..j) zur Verwendung aus dem grafischen Layout vorgesehen sind.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass vierte Mittel (4) zum layout-orientierten Hinzufügen weiterer Eigenschaften (30) zu Komponenten (21ι..j) vorgesehen sind.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein layout-orientiertes Zusammenfügen von Komponenten (21ι..ι) zu Gruppen (31) vorgesehen ist.
11. System nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine layout-orientierte Zuweisung einer übergeordneten Semantik (32) zu den Gruppen (31) vorgesehen ist.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Zuordnung von Elementen zur Eingrenzung erlaubter Wertebereiche und/oder Attribute zu Komponenten 21ι..j und/ oder funktionalen Gruppen 31 und/oder Datenschnittstellen 26 vorgesehen ist .
13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein layout-orientiertes Generieren einer Netzwerkkonfiguration (33) zur Kommunikation der Komponenten (21ι..m) einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen ist.
14. Verfahren zur layout-orientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Informationen, bei dem aus einzelnen (physikalischen) Komponenten (21ι..n) bestehende Strukturen (22) grafisch beschrieben werden, mindestens eine gerichtete Beziehung (23) zwischen den Komponenten (21χ..j) der beschriebenen Strukturen (22) grafisch etabliert wird, eine steuerungsrelevante Verschaltung (24) der Komponenten (21x..j) in Abhängigkeit von den etablierten Beziehungen (23) spezifiziert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die steuerungsrelevanten Informationen für ein Automatisierungssystem einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage erfasst werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Komponenten (21χ..j) in einer Bibliothek (25) als Ty- pen mit typenabhängigen Eigenschaften und Datenschnittstellen (26) verwaltet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Komponenten (21x..j) über die Datenschnittstellen (26) verschaltet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die gerichteten Beziehungen (23) zwischen den Komponenten (21ι,.j) auf Basis eines Materialflusses (27) in einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage etabliert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Informationsfluss (28) zwischen den Komponenten (21χ..j) dem Materialfluss (27) entgegengesetzt ist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die gerichteten Beziehungen (23) zwischen Datenschnittstellen (26) benachbarter Komponenten (21ι..j) aus dem Abstand der Komponenten (21x..j) voneinander und vorliegenden Informationen zu den Datenschnittstellen (26) etabliert werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Typen- und/oder Instanzen - und/oder Ortsinformationen zu den Komponenten (21χ..j) aus dem grafischen Layout verwendet werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass weitere Eigenschaften (30) zu Komponenten (21ι..j) lay- out-orientiert hinzugefügt werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Komponenten (21ι..ι) layout-orientiert zu Gruppen (31) zusammengefügt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine übergeordneten Semantik (32) layout-orientiert zu den Gruppen (31) zugewiesen wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Elemente zur Eingrenzung erlaubter Wertebereiche und/oder Attribute zu Komponenten 21x..j und/oder funktionalen Gruppen 31 und/oder Datenschnittstellen 26 zugeordnet werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Netzwerkkonfiguration (33) zur Kommunikation der Komponenten (21ι..m) einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage layout-orientiert generiert wird.
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Priority Applications (2)

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DE (1) DE10254536A1 (de)
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060009862A1 (en) * 2004-06-28 2006-01-12 Raphael Imhof Method and apparatus for accessing a building system model
US7725834B2 (en) * 2005-03-04 2010-05-25 Microsoft Corporation Designer-created aspect for an electronic form template
US20070198588A1 (en) * 2005-10-17 2007-08-23 Siemens Corporate Research Inc Automatic Qualification of Plant Equipment
EP2075658A1 (de) * 2007-12-31 2009-07-01 Tetra Laval Holdings & Finance SA Integrierte Verpackungssystemarchitektur
EP2388670A1 (de) * 2010-05-17 2011-11-23 Müller Martini Holding AG Verfahren und Vorrichtung zum planen und konfigurieren von Anlagen zur Herstellung von Druckprodukten

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015877A2 (de) * 1995-10-27 1997-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Computergestütztes arbeits- und informationssystem und zugehöriger baustein
US6369841B1 (en) * 1996-01-25 2002-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Graphical user interface for the programming of programmable controllers
US20020047865A1 (en) * 2000-08-22 2002-04-25 Bruno Bozionek Process and apparatus for automatically producing program code

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610828A (en) * 1986-04-14 1997-03-11 National Instruments Corporation Graphical system for modelling a process and associated method
US4914568A (en) * 1986-10-24 1990-04-03 National Instruments, Inc. Graphical system for modelling a process and associated method
US4829445A (en) * 1987-03-11 1989-05-09 National Semiconductor Corporation Distributed routing unit for fully-automated flexible manufacturing system
ES2079056T3 (es) * 1990-12-18 1996-01-01 Erowa Ag Planta de fabricacion automatica.
US6608638B1 (en) * 2000-02-07 2003-08-19 National Instruments Corporation System and method for configuring a programmable hardware instrument to perform measurement functions utilizing estimation of the hardware implentation and management of hardware resources
US7367028B2 (en) * 2001-08-14 2008-04-29 National Instruments Corporation Graphically deploying programs on devices in a system
US6889172B2 (en) * 2001-08-15 2005-05-03 National Instruments Corporation Network-based system for configuring a measurement system using software programs generated based on a user specification

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015877A2 (de) * 1995-10-27 1997-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Computergestütztes arbeits- und informationssystem und zugehöriger baustein
US6369841B1 (en) * 1996-01-25 2002-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Graphical user interface for the programming of programmable controllers
US20020047865A1 (en) * 2000-08-22 2002-04-25 Bruno Bozionek Process and apparatus for automatically producing program code

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BENJAAFAR S: "Design of manufacturing plant layouts with queueing effects" ROBOTICS AND AUTOMATION, 1998. PROCEEDINGS. 1998 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON LEUVEN, BELGIUM 16-20 MAY 1998, NEW YORK, NY, USA,IEEE, US, 16. Mai 1998 (1998-05-16), Seiten 260-265, XP010281102 ISBN: 0-7803-4300-X *
CHEN M ED - MUDGE T N ET AL: "CASE data interchange format (CDIF) standards: introduction and evaluation" SYSTEM SCIENCES, 1993, PROCEEDING OF THE TWENTY-SIXTH HAWAII INTERNATIONAL CONFERENCE ON WAILEA, HI, USA 5-8 JAN. 1993, LOS ALAMITOS, CA, USA,IEEE, US, 5. Januar 1993 (1993-01-05), Seiten 31-40, XP010031619 ISBN: 0-8186-3230-5 *
HILDING ELMQVIST: "A UNIFORM ARCHITECTURE FOR DISTRIBUTED AUTOMATION" ADVANCES IN INSTRUMENTATION AND CONTROL, INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA, RESEARCH TRIANGLE PARK, US, Bd. 46, Nr. PART 2, 1991, Seiten 1599-1608, XP000347589 ISSN: 1054-0032 *
JUDD R P ET AL: "Manufacturing system design methodology: execute the specification" RAPID SYSTEM PROTOTYPING, 1990. SHORTENING THE PATH FROM SPECIFICATION TO PROTOTYPE, FIRST INTERNATIONAL WORKSHOP ON RESEARCH TRIANGLE PARK, NC, USA 4-7 JUNE 1990, LOS ALAMITOS, CA, USA,IEEE COMPUT. SOC, US, 4. Juni 1990 (1990-06-04), Seiten 97-115, XP010024369 ISBN: 0-8186-2175-3 *
See also references of EP1563418A2 *
THOMPSON M B: "AutoMod II: The System Builder" PROCEEDINGS OF THE 1989 WINTER SIMULATION CONFERENCE, 4. Dezember 1989 (1989-12-04), Seiten 235-242, XP010305701 *

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