DE102004019432A1 - Method and system for virtual commissioning of a technical system with preferred use - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Verfahren zur virtuellen Inbetriebnahme (VIBS) einer technischen Anlage (ANL) betrifft eine Anordnung mit einem CAD-System (CAD) zur Erstellung und Darstellung einer CAD-Zeichnung mit CAD-Zeichnungsobjekten (R) für technische Betriebsmittel der Anlage (ANL). Weiterhin ist eine Datenplattform (DB) mit einer Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD), in der zumindest die Attribute der zu einem technischen Betriebsmitteltyp gehörigen Instrumentierungsobjekte verzeichnet sind, und eine Steuerung (PLC), die ein Steuerungsprogramm für die technische Anlage (ANL) ausführt, vorhanden. Erfindungsgemäß wird einem ausgewählten CAD-Zeichnungsobjekt (R) ein Betriebsmitteltyp aus der Bibliothek für Betriebsmitteldaten (BD) zugeordnet. Schließlich werden für jedes Instrumentierungsobjekt des Betriebsmitteltyps zumindest unter Berücksichtigung von dessen Attribute CAD-Bewegungsobjekte (RF1, RF2, RT, RS1, RS2) gebildet und im zugehörigen CAD-Zeichnungsobjekt (R) der CAD-Zeichnung zur Anzeige gebracht. Die Erfindung ermöglicht es, eine CAD-Zeichnung über eine Steuerung (PLC) quasi "zu steuern". Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass weder die technischen Betriebsmittel noch die technische Anlage vorhanden sein müssen. Vielmehr können durch alle Zustände einer entsprechenden Anlage vorher in einer durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens animierten CAD-Zeichnung erprobt werden. Somit ist es möglich, die Anlage virtuell in Betrieb zu nehmen.The inventive method for virtual commissioning (VIBS) of a technical system (ANL) relates to an arrangement with a CAD system (CAD) for creating and displaying a CAD drawing with CAD drawing objects (R) for technical equipment of the system (ANL). Furthermore, a data platform (DB) with a library for resource data (BD), in which at least the attributes of the instrumentation belonging to a technical equipment type instrumentation objects are recorded, and a controller (PLC), which executes a control program for the technical system (ANL), available. According to the invention, a resource type from the library for resource data (BD) is assigned to a selected CAD drawing object (R). Finally, CAD motion objects (RF1, RF2, RT, RS1, RS2) are formed for each instrumentation object of the resource type at least taking into account its attributes and are displayed in the associated CAD drawing object (R) of the CAD drawing. The invention makes it possible to virtually "control" a CAD drawing via a controller (PLC). The particular advantage of the invention is that neither the technical equipment nor the technical system must be present. Rather, can be tested by all states of a corresponding system previously in an animated by using the method according to the invention CAD drawing. This makes it possible to put the system into virtual operation.
Description
Technische Anlagen, z.B. in der Fertigungsindustrie, sind hoch komplex und stellen ein Netz von aufeinander abgestimmten und ineinander eingreifenden technischen Betriebsmitteln dar. Durch das Zusammenwirken dieser technischen Betriebsmitteln der jeweiligen technischen Anlage sollen die gewünschten Arbeitsergebnisse erzielt werden, z.B. die Herstellung von Kraftfahrzeugen in einer PKW-Fertigungsanlage.Technical Plants, e.g. in the manufacturing industry, are highly complex and make a network of concerted and interlocking ones technical equipment. Through the interaction of these technical equipment of the respective technical plant the desired Achieved working results, e.g. the manufacture of motor vehicles in a car manufacturing plant.
Wird eine derartige technische Anlage neu aufgebaut oder eine vorhandene technische Anlage umgebaut, so müssen hierzu üblicherweise aufwendige CAD-Zeichnungen erstellt werden. In diesen sind alle technischen Betriebsmittel der technischen Anlage in allen konstruktiven Einzelheiten dargestellt. Die CAD-Zeichnungen ermöglichen eine bautechnische Errichtung aller beteiligen technischen Betriebsmittel in der jeweils gewünschten Position und Lage in der technischen Anlage.Becomes such a technical system rebuilt or existing technical system rebuilt so must this usually elaborate CAD drawings are created. In these are all technical equipment of technical equipment in all constructive Details shown. The CAD drawings allow a constructional construction of all participating technical equipment in the respectively desired Position and location in the technical facility.
In der Regel ist aber die zu einem bestimmten technischen Betriebsmittel notwendige Instrumentierung z.B. in Form von elektrischen und/oder pneumatischen Antrieben und Aktoren und z.B. elektromagnetischen bzw. funktechnischen Sensoren, in den CAD-Zeichnungen nicht ersichtlich. Die CAD-Zeichnungen sind auf die bautechnischen und mechanisch konstruktiven Details der technischen Betriebsmittel und deren räumliche Anordnung in der technischen Anlage fokussiert.In The rule, however, is that of a specific technical equipment necessary instrumentation e.g. in the form of electrical and / or pneumatic Drives and actuators and e.g. electromagnetic or radio technical Sensors, not visible in the CAD drawings. The CAD drawings are on the constructional and mechanical constructive details technical equipment and their spatial arrangement in the technical Plant focused.
Es tritt somit dass Problem auf, dass aus der bautechnischen und räumlichen Anordnung der technischen Betriebsmittel in der technischen Anlage, die in der CAD-Zeichnung niedergelegt ist, auf deren logisches Zusammenwirken unter dem steuerungs- und/oder regelungstechnischen Einfluss z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung geschlossen werden muss. In der Praxis ist es dabei z.B. bei der Planung einer fertigungs technischen Anlage nicht immer ganz auszuschließen, dass bei der späteren praktischen Inbetriebnahme der real aufgebauten technischen Anlage an kritischen Bereichen Schwierigkeiten auftreten. In Extremfällen muss die Anlage an dieser Stelle noch einmal umgebaut werden muss. Weiterhin kann mit Hilfe eines detaillierten bautechnischen und räumlich konstruktiven Entwurfes einer technischen Anlage in Form einer CAD-Zeichnungen noch nicht sichergestellt werden, das diese auch im späteren Betrieb unter steuerungs- und ablauftechnischen Bedingungen optimal funktioniert. Bei der Planung von technischen Anlagen kommt es heute nicht nur darauf an, dass die beteiligten technischen Betriebsmittel ordnungsgemäß, sondern insbesondere auch zeitoptimal zusammenwirken, also die gesamte Anlage eine möglichst minimale Taktzeit hat.It Thus, the problem arises that from the structural and spatial Arrangement of technical equipment in the technical system, which is laid down in the CAD drawing, on their logical interaction under the control and / or control engineering influence e.g. a programmable logic Control must be closed. In practice, it is e.g. when planning a production plant is not always complete ruled out that at the later practical Commissioning of the real constructed technical system at critical Areas difficulties arise. In extreme cases, the plant must be at this Job has to be rebuilt again. Furthermore, with help a detailed constructional and spatially constructive design of a technical system in the form of a CAD drawing ensure that they are also used in later operation under control and drainage conditions works optimally. In the Planning of technical systems is not just a question today that involved the technical equipment involved properly but in particular also optimally time co-operate, so the entire system one possible has minimal tact time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und ein System anzugeben, welches eine virtuelle Erprobung einer nur als CAD Zeichnung vorliegenden technischen Anlage ermöglicht.Of the Invention is the object of a method and a system specify which is a virtual testing of a CAD drawing only this technical facility allows.
Die Aufgabe wird gelöst mit dem in Ansprüchen 1 bzw. 13 angegebenen Verfahren bzw. System. Vorteilhafte weitere Ausbildungen des Verfahrens und des Systems, und eine vorteilhafte Verwendung des Systems sind in den Unteransprüchen angegeben.The Task is solved with in claims 1 or 13 specified method or system. Advantageous further Embodiments of the method and the system, and an advantageous Use of the system are specified in the subclaims.
Das Prinzip der Erfindung beruht darauf, dass eine CAD-Zeichnung, in der die technischen Betriebsmittel einer technischen Anlage zunächst nur dargestellt sind, automatisch so aufbereitet werden kann, das damit die Funktionsweise der einzelnen Betriebsmittel und vor allem deren Zusammenwirken in der gesamten Anlage simuliert werden kann. Die ursprünglich rein starre CAD-Zeichnung wird somit dynamisiert und stellt ein derart reales Abbild einer technischen Anlage dar, dass diese kann sogar über eine Steuerung, die anlagenseitig bereits vorhanden sein kann, gemeinsam betrieben werden kann. Die Steuerung merkt dabei nicht, dass sie nicht mit der tatsächlichen technischen Anlage, sondern mit der dynamisch erweiterten CAD-Zeichnung zusammenarbeitet.The Principle of the invention is based on that a CAD drawing, in the technical equipment of a technical system initially only shown are, can be processed automatically, so that the operation of the individual resources and, above all, their interaction in the entire system can be simulated. The originally pure rigid CAD drawing is thus dynamized and provides such real image of a technical facility that can even have one Control, which may already be present on the system, together can be operated. The controller does not notice that they are not with the actual technical facility, but with the dynamically extended CAD drawing cooperates.
Hierzu wird erfindungsgemäß in der CAD-Zeichnung die zunächst nur rein zeichentechnisch dargestellten technischen Betriebsmittel um alle diejenigen mechanischen und elektrischen Objekte ergänzt, die später an einem realen technischen Betriebsmittel dieser Art vorhanden und zu dessen Betrieb notwendig sind. Diese mechanischen und elektrischen Objekte werden allgemein als Instrumentierungsobjekte bezeichnet. Die CAD-Zeichnung wird also automatisch insbesondere um Sensoren und Aktoren ergänzt, z.B. um Lichtschranken, Näherungsschalter, Antriebe und dergleichen. Nun ist es auch möglich, über eine z.B. bereits real vorhandene speicherprogrammierbare Steuerung SPS virtuell auf die technischen Betriebsmittel in der CAD Zeichnung steuerungstechnisch zuzugreifen. Die durch die CAD-Zeichnung repräsentierte technische Anlage kann also nach dieser Ergänzung durch Einsatz derjenigen Steuerung, die für den zukünftigen Betrieb der realen Anlage ohnehin vorgesehen ist, quasi virtuell vollständige in Betrieb genommen werden. Dabei wird erfindungsgemäß der Betrieb der technischen Anlage durch Animation der CAD-Zeichnung visualisiert. Hierzu ist noch kein physikalischer Aufbau der technischen Anlage notwendig. Gegebenenfalls kann auch die speicherprogrammierbare Steuerung z.B. auf einem Personalcomputer durch entsprechende Software emuliert werden. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt also darin, dass der aktuelle Zustand der Simulation mit Hilfe eines Inbetriebnahmebausteines direkt in der CAD-Zeichnung animiert dargestellt werden kann. Es sind also keine separaten, ausschließlich zur Visualisierung der Simulation notwendigen Anzeigemittel notwendig.For this purpose, according to the invention, in the CAD drawing, the technical equipment, which is initially shown purely as a technical drawing, is supplemented by all those mechanical and electrical objects which are later present on a real technical equipment of this type and necessary for its operation. These mechanical and electrical objects are commonly referred to as instrumentation objects. The CAD drawing is thus automatically supplemented, in particular, with sensors and actuators, for example light barriers, proximity switches, drives and the like. Now it is also possible to access the technical resources in the CAD drawing via a PLC, for example, which is already present in real life. The technical system represented by the CAD drawing can therefore, after this supplement, be put into virtual operation, as it were, by using the control which is already provided for the future operation of the real system anyway. In this case, the operation of the technical system is visualized by animation of the CAD drawing according to the invention. For this purpose, no physical structure of the technical system is necessary. Optionally, the programmable logic controller, for example, be emulated on a personal computer by appropriate software. The particular advantage of the invention lies in the fact that the current state of the simulation using a commissioning block directly in the CAD drawing can be displayed animated. So there are no separate, necessary only for visualization of the simulation display means necessary.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgend kurz angeführten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:The The invention is based on the figures briefly mentioned below explained in more detail. there demonstrate:
Das System verfügt zumindest über drei Komponenten, die vorteilhaft mit Hilfe eines Datenverarbeitungssystems, z.B. einem PC, ausgeführt werden. Die erste Komponente ist ein Inbetriebnahmebaustein VIBS. Die zweite Komponente ist ein CAD Programm zur Erstellung, Änderung, Anzeige und Speicherung von technischen CAD Zeichnungen. Die dritte Komponente ist eine Datenplattform DB. Diese enthält zumindest eine Bibliothek BD für Betriebsmittel-Daten. Es kann zusätzlich auch eine Bibliothek PD für Projekt-Daten vorhanden sein.The System features at least about three components, which are advantageous with the aid of a data processing system, e.g. a PC. The first component is a commissioning module VIBS. The second Component is a CAD program for creation, modification, display and storage technical CAD drawings. The third component is one Data platform DB. This contains at least one library BD for resource data. It may additionally also a library PD for Project data is available.
Mit Hilfe einer externen Eingabeeinheit KB, z.B. einer Tastatur oder einer Maus, kann auf die CAD Anwendung zugegriffen und die CAD Zeichnungen entworfen, geändert, angezeigt und gespeichert werden können. Dabei dienen CAD-Zeichnung zur Darstellung einer technischen Anlage und der dazugehörigen technischen Betriebsmittel. Zur Anzeige insbesondere der CAD-Zeichnung ist eine Anzeigeeinheit LCD z.B. in Form eines Monitors vorhanden. Ein wesentliches Element des erfindungsgemäßen Systems ist ein Inbetriebnahmebaustein VIBS. Dieses ergänzt ein in der CAD-Zeichnung in Form eines CAD-Zeichnungsobjektes dargestelltes technisches Betriebsmittel, nachdem diesem von einem Anwender ein vorgegebener Betriebsmitteltyp zugewiesen wurden, automatisch um die Attribute der dafür benötigten mechanischen und/oder elektrischen Instrumentierungsobjekte, insbesondere um Aktoren, Sensoren und Teile.With Help of an external input unit KB, e.g. a keyboard or a mouse, the CAD application and the CAD drawings can be accessed designed, modified, can be displayed and saved. Here are CAD drawing for the representation of a technical plant and the associated technical Resources. For displaying, in particular, the CAD drawing is a display unit LCD e.g. in the form of a monitor. An essential element of the system according to the invention is a commissioning module VIBS. This complements one in the CAD drawing in the form of a CAD drawing object represented technical equipment, after this by a user a default resource type automatically assigned to the attributes of the required mechanical and / or electrical instrumentation objects, in particular Actuators, sensors and parts.
Hierzu
sind in
Zur Durchführung der Aufbereitung der CAD-Zeichnung ist die CAD-Anwendung erfindungsgemäß über eine Daten-Schnittstelle S2 mit dem Inbetriebnahmebaustein VIBS verbunden. Dieses bewirkt zum einen die automatische Ergänzung der ursprünglich rein statischen CAD Zeichnungen um die dazugehörigen mechanischen und/oder elektrischen Instrumentierungsobjekte. Erfindungsgemäß werden die Instrumentierungsobjekte in Form von sogenannten CAD-Bewegungsobjekten im zugehörigen CAD-Zeich nungsobjekt der CAD-Zeichnung ergänzt. Dies wird nachfolgend noch nähert erläutert werden. Der Inbetriebnahmebaustein VIBS wickelt weiterhin die gesamte Simulation, auch virtuelle Inbetriebnahme genannt, ab, indem es einerseits die Schnittstelle zur Steuerung PLC darstellt und anderseits diese durch Animation der CAD Zeichnung sichtbar macht. Durch das Zusammenwirken des Inbetriebnahmebausteins VIBS mit einer derart dynamisierten CAD Zeichnung entsteht ein virtuelles Inbetriebnahmemodell, welches eine reale Anlage und deren technische Betriebsmittel realitätsnah nachbildet.to execution the preparation of the CAD drawing is the CAD application according to the invention via a Data interface S2 connected to the commissioning block VIBS. This causes on the one hand the automatic completion of the originally pure static CAD drawings around the associated mechanical and / or electrical instrumentation objects. According to the invention Instrumentation objects in the form of so-called CAD motion objects in the associated CAD drawing object added to the CAD drawing. This will be approached below explained become. The commissioning module VIBS continues to handle the entire process Simulation, also called virtual commissioning, starting by adding on the one hand represents the interface to the controller PLC and on the other hand visualize them by animating the CAD drawing. By the Interaction of the commissioning module VIBS with such dynamic CAD drawing creates a virtual commissioning model, which realistically simulates a real plant and its technical equipment.
Das
Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens
und das Zusammenwirken der Elemente des erfindungsgemäßen Systems
wird nachfolgend an einem in den
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in einem ersten Schritt eine Zuordnung eines Betriebsmitteltyps zu dem betroffenen CAD-Zeichnungsobjekt. Hierzu ist das betroffene CAD-Zeichnungsobjekt in der CAD-Zeichnung zunächst zu markieren, d.h. auszuwählen. Datentechnisch ist kann das betroffene CAD-Zeichnungsobjekt vorteilhaft durch eine individuelle CAD-ID gekennzeichnet sein. Nun erfolgt die eigentliche Zuordnung des Betriebsmitteltyps durch Auswahl aus einer Liste der in der Datenplattform DB verfügbaren Typen. Der ausgewählte Betriebsmitteltyp ist durch eine individuelle WISSENS-ID gekennzeichnet. Nun ist auch datentechnisch eine Zuordnung der WISSENS-ID des ausge wählten Betriebsmitteltyps mit der CAD-ID des markierten CAD-Zeichnungsobjektes bewirkt.at a preferred embodiment the method according to the invention In a first step, an assignment of a resource type takes place to the affected CAD drawing object. This is the affected CAD drawing object in the CAD drawing first to mark, i. select. In terms of data technology, the affected CAD drawing object can be advantageous be characterized by an individual CAD ID. Well done the actual assignment of the equipment type by selection a list of the types available in the data platform DB. The selected equipment type is characterized by an individual KNOWLEDGE ID. Now it is too in terms of data, an assignment of the KNOWLEDID of the selected equipment type with the CAD ID of the selected CAD drawing object.
Im einem nächsten Schritt liest das Instrumentierungsobjekt VIBS über die individuelle CAD-ID aus der CAD-Zeichnung die Geometriedaten des zugehörigen CAD-Zeichnungsobjektes. Dies sind insbesondere die Lage des CAD-Zeichnungsobjektes in der Zeichenebene der CAD-Zeichnung, d.h. dessen Koordinaten, und die Abmessungen des CAD-Zeichnungsobjektes, z.B. Länge L, Breite B, Höhe H. Weiterhin liest das Instrumentierungsobjekt VIBS über die WISSENS-ID aus der Bibliothek BD für Betriebsmittel-Daten der Daten-Plattform DB die zum zugeordneten Betriebsmitteltyp gehörigen Instrumentierungsobjekte und deren Attribute.in the one next Step reads out the instrumentation object VIBS via the individual CAD ID the CAD drawing the geometry data of the associated CAD drawing object. These are in particular the position of the CAD drawing object in the Drawing plane of the CAD drawing, i. its coordinates, and the Dimensions of the CAD drawing object, e.g. Length L, width B, height H. Continue reads the instrumentation object VIBS via the KNOWLEDID from the Library BD for Resource data of the data platform DB assigned to the Belonging to equipment type Instrumentation objects and their attributes.
Im
Beispiel der
Instrumentierungsobjekt ANTRIEBInstrumentation object DRIVE
- • Position ANTRIEB• Position DRIVE
- • Position und Größe des dazugehörigen ANTRIEBSBEREICHS• Position and size of the associated DRIVE AREA
- • Förderrichtung und Geschwindigkeit des ANTRIEBSBEREICHS• conveying direction and speed of the DRIVE AREA
Instrumentierungsobjekt SENSORInstrumentation object SENSOR
- • Position SENSOR• Position SENSOR
- • Position und Größe des dazugehörigen SENSORBEREICHS• Position and size of the associated SENSOR AREA
Instrumentierungsobjekt TEILInstrumentation object PART
- • Position, d.h. insbes. Ausgangslage, und Größe• position, i.e. especially starting position, and size
Attribute, welche Positions- und Größenangaben beinhalten, können absolute Werte bezüglich des Koordinatensystems der CAD-Zeichnung oder relative Werte in Bezug auf die Geometriedaten des CAD-Objektes darstellen.attributes which position and size information can, can absolute values regarding the Coordinate system of the CAD drawing or relative values in relation to the geometry data of the CAD object.
Vorteilhaft wird im Inbetriebnahmebaustein VIBS für jedes Instrumentierungsobjekt des zugeordneten Betriebsmitteltyps ein eigenes VIBS-Datenobjekt angelegt. Die VIBS-Datenobjekte dienen zur Verwaltung aller Daten, die für eine virtuelle Inbetriebnahme notwendig sind und die während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebnahme möglichen Veränderungen unterworfen sind. So werden in den einzelnen VIBS-Datenobjekten insbesondere die mittels der CAD-ID gelesenen Geometriedaten des zugehörigen CAD-Zeichnungsobjektes und die mittels der WISSENS-ID gelesenen Attribute der zugehörigen Instrumentierungsobjekte gespeichert und verwaltet. Dabei unterliegen während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebnahme vor allem die Geometriedaten von Instrumentierungsobjekten vom Typ ANTRIEB und TEIL, und die Zustände von Instrumentierungsobjekten vom Typ von SENSOR Veränderungen. Die durch die VIBS-Datenobjekte bereitgestellte Datenplattform ermöglicht einen Datenaustausch sowohl mit der CAD-Zeichnung über die Schnittstelle S2, als auch mit der Steuerung über die Schnittstelle S3, und stellt somit die Grundlage für die virtuelle Inbetriebnahme bereit.Advantageous is used in the commissioning block VIBS for each instrumentation object of the assigned equipment type has its own VIBS data object created. The VIBS data objects are used to manage all data, the for a virtual commissioning are necessary and during the Procedures of a virtual commissioning are subject to possible changes. Thus, in the individual VIBS data objects in particular the means the CAD ID read geometry data of the associated CAD drawing object and the attributes of the associated instrumentation objects read by the KNOW-ID stored and managed. They are subject to virtual commissioning during the course of the process especially the geometry data of instrumentation objects of the type DRIVE and PART, and the states of instrumentation objects of the type of SENSOR changes. The through the VIBS data objects provided data platform allows a data exchange both with the CAD drawing over the interface S2, as well as with the control over the Interface S3, and thus provides the basis for the virtual Commissioning ready.
Es ist vorteilhaft, wenn in jedem VIBS-Datenobjekt die Geometriedaten von Instrumentierungsobjekten, die während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebsetzung Veränderungen unterworfen sind oder sein können, jeweils in einem CAD-Bewegungsobjekt verwaltet werden. Erfindungsgemäß wird das zugehörige CAD-Zeichnungsobjekt in der CAD-Zeichnung zeichentechnisch um die CAD-Bewegungsobjekte der dazugehörigen Instrumentierungsobjekte ergänzt. Diese stellen ein dynamisches Abbild von jedem Instrumentierungsobjekt dar und ermöglichen in der ursprünglich starren CAD-Zeichnung eine Visualisierung der Bewegungen von allen beteiligten Instrumentierungsobjekten während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebsetzung. Damit sich die CAD-Bewegungsobjekte während des Ablaufes einer virtuellen Inbetriebsetzung in der CAD-Zeichnung quasi bewegen, werden deren Geometriedaten, insbesondere deren Positionsdaten, vom Inbetriebnahmebaustein VIBS im dazugehörigen VIBS-Datenobjekt zyklisch erfasst, gegebenenfalls verändert und an das CAD-System ausgegeben. Auf diese Weise können in der CAD-Zeichnung Bewegungen simuliert werden. Die Geometriedaten eines CAD-Bewegungsobjekts werden unter Zuhilfenahme der Geometriedaten des CAD-Zeichnungsobjektes und der Attribute des dazugehörigen Instrumentierungsobjekts zyklisch aktualisiert. Dabei werden insbesondere die in den Attributen verzeichneten Ausgangslagen und vorgeschriebene Veränderungen, wie insbesondere Förderrichtungen und Geschwindigkeiten, berücksichtigt. Dies betrifft insbesondere CAD-Bewegungsobjekte, die Instrumentierungsobjekte von Typ ANTRIEB und TEIL visualisieren. Zum anderen können aber Änderungen von Geometriedaten auch dadurch entstehen, dass CAD-Bewegungsobjekte in der CAD-Zeichnung durch einen manuellen Eingriff eines Nutzers verändert werden, z.B. durch Verschiebung mit einer Computer-Maus. Derartige Änderungen von Geometriedaten werden von VIBS durch zyklisches Lesen der aktuellen Lage der CAD-Bewegungsobjekte im CAD-Zeichnungsobjekt erfasst.It is advantageous if, in each VIBS data object, the geometry data of instrumentation objects which are or can undergo changes during the course of a virtual commissioning are each managed in a CAD motion object. According to the invention, the associated CAD drawing object in the CAD drawing is supplemented by the CAD motion objects of the associated instrumentation objects. These represent a dynamic image of each instrumentation object and allow in the originally rigid CAD drawing a visualization of the movements of all participating instrumentation objects during the course of a virtual commissioning. So that the CAD moving objects quasi move during the course of a virtual commissioning in the CAD drawing whose geometry data, in particular their position data, cyclically detected by the commissioning block VIBS in the associated VIBS data object, possibly changed and output to the CAD system. In this way, movements can be simulated in the CAD drawing. The geometry data of a CAD motion object is cyclically updated with the help of the geometry data of the CAD drawing object and the attributes of the associated instrumentation object. In particular, the starting points and prescribed changes in the attributes, such as in particular conveying directions and speeds, are taken into account. This applies in particular to CAD motion objects that visualize instrumentation objects of type DRIVE and PART. On the other hand, changes in geometry data can also be caused by the fact that CAD motion objects in the CAD drawing are changed by a manual intervention of a user, eg by displacement with a computer mouse. Such changes to geometry data are captured by VIBS by cyclically reading the current location of the CAD motion objects in the CAD drawing object.
Die
VIBS-Datenobjekte für
das in den
VIBS-Datenobjekt ANTRIEBVIBS data object DRIVE
- • Geometriedaten des zugeordneten CAD-Zeichnungsobjektes• Geometry data the assigned CAD drawing object
- • Steuerung PLC-Daten: Ausgangsadresse, binärer Status des Ausgangs (Bit, Byte, Wort)• Control PLC data: output address, binary status output (bit, byte, word)
- • CAD-Bewegungsobjekt ANTRIEB: Lage (X, Y, Z), Abmessungen (L, B, H ...)• CAD motion object DRIVE: position (X, Y, Z), dimensions (L, B, H ...)
- • CAD-Bewegungsobjekt ANTRIEBSBEREICH: Lage (X, Y, Z), Abmessungen (L, B, H ...)• CAD motion object DRIVING AREA: Position (X, Y, Z), dimensions (L, B, H ...)
- • Verweis auf CAD-Zeichungsobjekt in CAD-Zeichnung über individuelle CAD-ID• reference on CAD drawing object in CAD drawing via individual CAD ID
VIBS-Datenobjekt SENSORVIBS data object SENSOR
- • Geometriedaten des zugeordneten CAD-Zeichnungsobjektes• Geometry data the assigned CAD drawing object
- • Steuerung PLC-Daten: Eingangsadresse, binärer Status des Eingangs (Bit, Byte, Wort)• Control PLC data: input address, binary status the input (bit, byte, word)
- • CAD-Bewegungsobjekt SENSOR: Lage (X, Y, Z), Abmessungen (L, B, H ...)• CAD motion object SENSOR: position (X, Y, Z), dimensions (L, B, H ...)
- • CAD-Bewegungsobjekt SENSORBEREICH: Lage (X, Y, Z), Abmessungen (L, B, H ...)• CAD motion object SENSOR RANGE: position (X, Y, Z), dimensions (L, B, H ...)
- • Verweis auf CAD-Zeichnungsobjekt in CAD-Zeichnung über individuelle CAD-ID• reference on CAD drawing object in CAD drawing via individual CAD ID
VIBS-Datenobjekt TEILVIBS data object PART
- • Geometriedaten des zugeordneten CAD-Zeichnungsobjektes• Geometry data the assigned CAD drawing object
- • CAD-Bewegungsobjekt TEIL: Lage (X, Y, Z), Abmessungen (L, B, H ...)• CAD motion object PART: Position (X, Y, Z), Dimensions (L, B, H ...)
- • Verweis auf CAD-Zeichnungsobjekt in CAD-Zeichnung über individuelle CAD-ID• reference on CAD drawing object in CAD drawing via individual CAD ID
So
zeigt
In der Praxis ist es ist, wenn die CAD-Bewegungsobjekte in der CAD-Zeichnung mit unterschiedlichen Farben dargestellt werden. Hiermit können Instrumentierungsobjekte vom Typ Antrieb, Sensor und Teil beim Ablauf einer virtuellen Inbetriebsetzung von einem Projekteur optisch gut verfolgt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, zusätzlich eine unter schiedliche farbliche Darstellung der Instrumentierungsobjekte in Abhängigkeit vom Status von deren Ein- bzw. Ausgangssignale vorzunehmen.In In practice, it is when the CAD motion objects in the CAD drawing be presented with different colors. This allows instrumentation objects of the type drive, sensor and part at the end of a virtual commissioning be followed optically by a project engineer. It is still advantageous, in addition a different color representation of the instrumentation objects dependent on to make the status of their input or output signals.
Das Grundprinzip bei der virtuellen Inbetriebsetzung gemäß der Erfindung beruht auf einer Berechnung von Überschneidungs-Bereichen bei den aktuellen Geometriedaten der in den VIBS-Datenobjekten verwalteten CAD-Bewegungsobjekte. Die CAD-Zeichnung liefert dafür das erforderliche Koordinatensystem und die davon abgeleiteten Geometriedaten.The Basic principle in virtual commissioning according to the invention is based on a calculation of overlapping areas with the current geometry data of the objects managed in the VIBS data objects CAD moving objects. The CAD drawing provides the required Coordinate system and the geometry data derived from it.
Wenn sich z.B. die aktuellen Geometriedaten des CAD-Bewegungsobjekts ANTRIEBSBEREICH mit den aktuellen Geometriedaten eines anderen CAD-Bewegungsobjektes überschneiden bzw. nicht überschneiden, z.B. mit einem CAD-Bewegungsobjekt vom Typ TEIL, werden die Geometriedaten des CAD-Bewegungsobjekts TEIL, abhängig von den Attributen Förderrichtung und Fördergeschwindigkeit zyklisch neu berechnet und an die CAD-Zeichnung ausgegeben. Dies bewirkt eine virtuelle Bewegung des CAD-Bewegungsobjekts mit den jeweils vorgegebenen Dynamik CAD-Zeichnung bzw. eine Stop desselben.If e.g. the current geometry data of the CAD motion object DRIVE AREA overlap with the current geometry data of another CAD motion object or do not overlap, e.g. with a CAD motion object of type PART, the geometry data becomes of the CAD motion object PART, depending on the attributes conveying direction and conveying speed cyclically recalculated and output to the CAD drawing. this causes a virtual movement of the CAD motion object with the respectively predetermined dynamics CAD drawing or a stop of the same.
Im
Beispiel der
Wenn sich andererseits z.B. die aktuellen Geometriedaten eines CAD-Bewegungsobjekts vom Typ SENSORBEREICH mit den aktuellen Geometriedaten eines anderen CAD-Bewegungsobjekts überschneiden bzw. nicht überschneiden, z.B. mit einem CAD-Bewegungsobjekt vom Typ TEIL, wird der binäre Status des Eingangs des CAD-Bewegungsobjekts SENSORBEREICH gesetzt bzw. rückgesetzt.If on the other hand, e.g. the current geometry data of a CAD motion object of type SENSOR AREA with the current geometry data of another Overlap CAD motion object or do not overlap, e.g. with a CAD motion object of type PART, becomes the binary one Status of the input of the CAD motion object SENSOR AREA set or reset.
Im
Beispiel der
Beim Ablauf einer virtuellen Inbetriebsetzung liest also der Inbetriebnahmebaustein VIBS zyklisch mit Hilfe der CAD-ID die aktuellen Geometriedaten der CAD-Bewegungsobjekte aus dem CAD-Zeichnungsobjekt und die aktuellen Ausgangsdaten von der PLC. Der Inbetriebnahmebaustein VIBS berechnet die PLC-Daten des CAD-Bewegungsobjekts vom Typ Sensor neu und schreibt die Eingangsinformationen zur PLC, und berechnet die PLC-Daten des CAD-Bewegungsobjekts vom Typ Antrieb neu und bewegt diese mittels der in der CAD-Zeichnung. Da der Inbetriebnahmebaustein VIBS zyklisch die Geometriedaten liest, werden auch Änderungen, die über das CAD-System in der CAD-Zeichnung manuell durchgeführt werden in den VIBS-Datenobjekten berücksichtigt. Wenn z.B. in der Zeichnung mit der Maus ein TEIL über einen Sensorbereich bewegt wird, wird der Eingang des Instrumentierungsobjekts Sensor im dazugehörigen VIBS-Datenobjekt entsprechend geschaltet.At the The virtual commissioning process therefore reads the commissioning block VIBS cyclically with the aid of the CAD-ID the current geometry data of the CAD motion objects from the CAD drawing object and the current ones Output data from the PLC. The commissioning block VIBS calculates The PLC data of the CAD motion object of type Sensor new and writes the input information to the PLC, and calculates the PLC data of the CAD motion object new type of drive and moves it using the in the CAD drawing. Since the commissioning block VIBS cyclically reads the geometry data, also changes, the over the CAD system in the CAD drawing are performed manually in the VIBS data objects considered. If e.g. in the drawing with the mouse a PART about a Sensor area is moved, the input of the instrumentation object sensor in the corresponding VIBS data object switched accordingly.
Gemäß einer
besonders vorteilhaften und in der
So
stellt die erste Ebene E1, in
Vorteilhaft
erfolgt die Kommunikation zwischen der Ebene E2 und der Steuerung
PLC über eine
zwischengeschaltete Schnittstelle ST, wie in
Wird
die virtuelle Inbetriebnahme nun von einem Anwender gestartet, so
startet der Inbetriebnahmebaustein die Steuerung. Ist der Sensor
nicht bedämpft,
wird beispielsweise der Ausgang A328.0 von der Steuerung gesetzt.
Diese ist im Beispiel der
Zusammenfassend laufen bei einer virtuellen Inbetriebnahme vorteilhaft die folgenden Schritte ab:
- 1. Der Inbetriebnahmebaustein veranlaßt, dass die Steuerung PLC das darin geladenen Steuerungsprogramm startet,
- 2. Die Steuerung PLC veranlaßt, dass deren Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen gesetzt werden,
- 3. Der Inbetriebnahmebaustein erfaßt Ausgangswerte über die Ebene E1 und reicht diese an die Ebene E2 weiter,
- 4. Der Inbetriebnahmebaustein aktualisiert die Ebene E3 über die Ebene E2 in Abhängigkeit von den Ausgangswerten,
- 5. Der Inbetriebnahmebaustein steuert über die Ebene E3 die CAD-Zeichnung an, d.h. die virtuelle Inbetriebsetzung läuft ab,
- 6. Der Inbetriebnahmebaustein ermittelt über die Ebene E3, falls sich im Laufe der Inbetriebsetzung Zustände in der CAD-Zeichnung geändert haben und reicht diese Eingangs-Zustände an die Ebene E2 weiter,
- 7. Der Inbetriebnahmebaustein aktualisiert die Ebene E1 über die Ebene E2 in Abhängigkeit veränderter Eingangszustände, und veranlaßt, dass die Eingangswerte über die Ebene E1 an die Steuerung PLC ausgegeben werden,
- 8. zurück zum Schritt 2 und erneuter Durchlauf der nachfolgenden Schritte.
- 1. The commissioning block causes the PLC PLC to start the control program loaded in it,
- 2. The controller PLC causes its outputs to be set in response to the inputs,
- 3. The commissioning module records output values via level E1 and forwards them to level E2,
- 4. The commissioning module updates the level E3 via the level E2 as a function of the output values.
- 5. The commissioning block controls the CAD drawing via level E3, ie virtual commissioning takes place,
- 6. The commissioning block determines via level E3 if states in the CAD drawing have changed during startup and forwards these input states to level E2.
- 7. The commissioning block updates level E1 via level E2 as a function of changed input states, and causes the input values to be output via plane E1 to the controller PLC,
- 8. go back to step 2 and re-run the following steps.
Die Erfindung ermöglicht es, eine CAD-Zeichnung über eine Steuerung PLC quasi „zu steuern". Mit Hilfe des vorteilhaften Inbetriebnahmebausteins können z.B. binäre Eingänge und Ausgänge der Steuerung SPS gesetzt werden, oder die Steuerung SPS übernimmt – nach Setzen von entsprechenden Startbedingungen – vollautomatisch die Steuerung. Dabei arbeitet die Steuerung so, als wäre sie direkt mit real vorhandenen technischen Betriebsmitteln in einer realen technischen Anlage verbunden. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass weder die technischen Betriebsmittel noch die technische Anlage vorhanden sein müssen. Vielmehr können durch alle Zu stände einer entsprechenden Anlage vorher in einer durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens animierten CAD Zeichnung erprobt werden. Somit ist es möglich, die Anlage virtuell in Betrieb zu nehmen.The Invention allows it, a CAD drawing about a control PLC so to speak "with control" Commissioning blocks can e.g. binary inputs and outputs the control PLC are set, or the controller PLC takes over - after setting of appropriate starting conditions - fully automatic control. The controller works as if it were directly with real existing technical equipment connected in a real technical plant. The particular advantage of the invention is that neither the technical equipment still the technical equipment available have to be. Rather, you can through all states a corresponding plant previously in a by applying the inventive method animated CAD drawing to be tested. Thus it is possible the Put the system into virtual operation.
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