DE29907909U1 - Plug-in card and integrated monitoring system for processes - Google Patents
Plug-in card and integrated monitoring system for processesInfo
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Description
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Spectrum Systementwicklung Microelektronic GmbH 4. Mai 1999Spectrum System Development Microelektronic GmbH 4 May 1999
A 28795-Gbm AL/LaA 28795-Gbm AL/La
Die Erfindung betrifft eine Einsteckkarte und ein integriertes Überwachungssystem für Prozesse gemäß den Ansprüchen 1,10 und 13.The invention relates to a plug-in card and an integrated monitoring system for processes according to claims 1, 10 and 13.
Die Prozeßüberwachung hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies liegt zum einen an den hohen Anforderungen, die an heutige Fertigungsprozesse bezüglich Wirtschaftlichkeit und Produktqualität gestellt werden. Zum anderen spielen Aspekte der Arbeitssicherheit und der Produktverfolgung eine verstärkte Rolle. Die Prozeßüberwachung stellt somit einen wichtigen Baustein im Bereich hoch automatisierter Fertigungseinrichtungen dar. Eine wirtschaftliche Fertigung ist in vielen Bereichen oftmals nur durch den Einsatz von Überwachungssystemen möglich.Process monitoring has become increasingly important in recent years. This is due, on the one hand, to the high demands placed on today's manufacturing processes in terms of cost-effectiveness and product quality. On the other hand, aspects of occupational safety and product tracking are playing an increasingly important role. Process monitoring is therefore an important building block in the area of highly automated manufacturing facilities. In many areas, economical production is often only possible through the use of monitoring systems.
Heutige Überwachungssysteme basieren in der Regel auf externen Systemen, die neben der Maschinensteuerung in die Fertigungseinrichtung integriert werden. Dabei treten zahlreiche Nachteile auf.Today's monitoring systems are generally based on external systems that are integrated into the production facility alongside the machine control system. This has numerous disadvantages.
Da die Überwachungsgeräte als externe Geräte mit der Maschinensteuerung verbunden werden, ist eine Integration in die NC-Steuerung bislang nur unzureichend erfolgt. Außerdem besitzen die derzeit bekannten Systeme nur eine geringe Speicherkapazität und ermöglichen das Abspeichern nur weniger Prozeßdaten. Eine Datenspeicherung ist nur mit Hilfe externer Geräte (bspw. PC, Notebook) möglich. Falls ein Massenspeicher in Form einer magnetischen Festplatte verwendet wird, ist dieser daher anfällig gegen Erschütterungen und Stöße.Since the monitoring devices are connected to the machine control as external devices, integration into the NC control has so far been inadequate. In addition, the currently known systems only have a small storage capacity and only allow a small amount of process data to be saved. Data storage is only possible with the help of external devices (e.g. PC, notebook). If a mass storage device in the form of a magnetic hard drive is used, it is therefore susceptible to vibrations and impacts.
Desweiteren erfolgt die Anbindung der Sensoren an die Überwachungseinrichtung parallel über analoge Schnittstellen. Dies bedeutet einen hohen Verdrahtungsaufwand und hohe Störempfindlichkeit. Die Sensoren sind nicht über Software parametrierbar, so daß eine Veränderung von Parametern, wie z.B. Verstärkungsfaktoren und Filterwerten, zumeist nur durch Schalter und Lötbrücken, d.h. eine Veränderung der Hardware in der Sensor-Elektronikeinheit erfolgen kann. Es ist daher keine Anpassung von Verstärkungs- und Dämpfungswerten der Sensor-Elektronikeinheiten vor einer Bearbeitung möglich.Furthermore, the sensors are connected to the monitoring device in parallel via analog interfaces. This means a high level of wiring effort and high sensitivity to interference. The sensors cannot be parameterized via software, so that parameters such as gain factors and filter values can usually only be changed using switches and solder bridges, i.e. by changing the hardware in the sensor electronics unit. It is therefore not possible to adjust the gain and attenuation values of the sensor electronics units before processing.
Das Einrichten der Systeme ist aufgrund des Einstellens einer großen Anzahl von Parametern sehr aufwendig oder es sind nur sehr begrenzte und einfache Überwachungsverfahren möglich.Setting up the systems is very complex due to the need to adjust a large number of parameters or only very limited and simple monitoring procedures are possible.
Die unabhängige Überwachung mehrerer Kanäle bedeutete bislang die Verwendung einer eigenen Hardware je Kanal und damit erhöhte Kosten.Independent monitoring of multiple channels previously meant using separate hardware for each channel, thus increasing costs.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Überwachungssystem für Prozesse
bereitzustellen, das diesen Nachteilen abhilft.
20 It is therefore the object of the invention to provide a monitoring system for processes which remedy these disadvantages.
20
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einsteckkarte und ein Überwachungssystem gelöst, wie sie in den Ansprüchen 1, 10 und 13 definiert sind.This object is achieved according to the invention by a plug-in card and a monitoring system as defined in claims 1, 10 and 13.
Die erfindungsgemäße Einsteckkarte gemäß Anspruch 1 und das integrierte Überwachungssystem gemäß den Ansprüchen 10 und 13 haben den Vorteil, daß sie einfach in die Fertigungseinrichtung eingebunden werden können. Ein kommerzieller Vorteil des Systems liegt in dem integrierten Lösungsansatz. Durch die Busschnittstellen kann der externe Hardwareaufwand auf ein Minimum reduziert werden. Die Zusammenlegung von mehreren Kanälen auf einem System bedeutet eine zusätzliche Kostenreduktion. Ein Vorteil stellt auch die MöglichkeitThe plug-in card according to claim 1 and the integrated monitoring system according to claims 10 and 13 have the advantage that they can be easily integrated into the production facility. A commercial advantage of the system lies in the integrated solution approach. The bus interfaces allow the external hardware expenditure to be reduced to a minimum. The combination of several channels on one system means an additional cost reduction. Another advantage is the possibility
der Anbindung an den ISA-Standard dar, der im Bereich der Steuerungstechnik mittlerweile eine hohe Verbreitung gefunden hat.the connection to the ISA standard, which has now become widely used in the field of control technology.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
5Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
5
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:Further advantages, features and possible applications of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention in conjunction with the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 zeigt die Struktur und den Aufbau einer Einsteckkarte gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung.Fig. 1 shows the structure and design of a plug-in card according to a preferred embodiment of the invention.
Fig. 2 zeigt die Anbindung der Einsteckkarte gemäß Fig. 1 an eine Maschinensteuerung und an Sensor-Elektronikeinheiten gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung.Fig. 2 shows the connection of the plug-in card according to Fig. 1 to a machine control and to sensor electronic units according to a preferred embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt die Struktur und den Aufbau einer Einsteckkarte 1 gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung. Eine Einsteckkarte 1 weist eine CPU 2 bzw. einen Mikroprozessor auf, die beispielsweise durch einen Mikroprozessor vom Typ M 68360 von Motorola gebildet sein kann. Eine über eine Batterie 5 gepufferte Speichereinheit 3, die vorzugsweise aus einem 3 Mbyte SRAM (Cache), einem 1 Mbyte Flash-Speicher (für die Programmspeicherung) und einem 128 kByte Flash-Speicher (für das "Boot"-Programm) gebildet ist, ist mit der CPU 2 verbunden. Eine zweite Speichereinheit 4, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein Flash-Speicher (Flash Disk oder Flash Drive), ist über eine IDE-Schnittstelle 6 (IDE-Interface) mit der CPU 2 verbunden.Fig. 1 shows the structure and design of a plug-in card 1 according to a preferred embodiment of the invention. A plug-in card 1 has a CPU 2 or a microprocessor, which can be formed, for example, by a microprocessor of the type M 68360 from Motorola. A memory unit 3 buffered by a battery 5, which is preferably formed from a 3 Mbyte SRAM (cache), a 1 Mbyte flash memory (for program storage) and a 128 kByte flash memory (for the "boot" program), is connected to the CPU 2. A second memory unit 4, in the embodiment according to Fig. 1 a flash memory (flash disk or flash drive), is connected to the CPU 2 via an IDE interface 6 (IDE interface).
Die CPU 2 steht außerdem mit einer auf der Karte integrierten Service-Schnittstelle 7 (RS-232) zum Anschluß an ein Modem in Verbindung. Eine integrierte Sensorbus-Schnittstelle 8 (RS 485) steht über eine ISO-Schnittstelle 10 und einen Kommunikationsprozessor 11 (z.B. ein Kommunikationsprozessor vonThe CPU 2 is also connected to a service interface 7 (RS-232) integrated on the card for connection to a modem. An integrated sensor bus interface 8 (RS 485) is connected via an ISO interface 10 and a communication processor 11 (e.g. a communication processor from
Atmel) mit der CPU 2 in Verbindung. Eine integrierte Feldbus-Schnittstelle 9 (RS 485) steht über eine ISO-Schnittstelle (12) und einen Feldbus-Datenprozessor 13 (SPC 3), im vorliegenden Besipiel ein Profibus-Datenprozessor, mit der CPU 2 in Verbindung. Bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird bevorzugt für den Feldbus ein Profibus verwendet und daher ist hier die Feldbus-Schnittstelle 9 eine Profibus-Schnittstelle. Es kann jedoch auch jeder andere geeignete Feldbus verwendet werden. Zur Verbindung der CPU 2 mit dem Host-Rechner (nicht gezeigt) ist eine Busschnittstelle 14 ("16-Bit ISA-Slot") bereitgestellt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist diese Busschnittstelle 14 in vorteilhafter Weise eine ISA-Busschnittstelle. Es kann jedoch auch jede andere geeignete Busschnittstelle verwendet werden. Zwischen der CPU 2 und der ISA-Busschnittstelle 14 ist ein Adressdekoder 15 vorgesehen, der auf an sich bekannte Weise für die Kodierung und Dekodierung der Adress- und Speicherzugriffe im PC zuständig ist. Eine Echtzeit-Uhr 16 versorgt die CPU 2 mit der notwendigen Zeitsteuerung.Atmel) is connected to the CPU 2. An integrated fieldbus interface 9 (RS 485) is connected to the CPU 2 via an ISO interface (12) and a fieldbus data processor 13 (SPC 3), in the present example a Profibus data processor. In the exemplary embodiment of the invention shown, a Profibus is preferably used for the fieldbus and therefore the fieldbus interface 9 is a Profibus interface. However, any other suitable fieldbus can also be used. A bus interface 14 ("16-bit ISA slot") is provided to connect the CPU 2 to the host computer (not shown). In the exemplary embodiment of the invention shown, this bus interface 14 is advantageously an ISA bus interface. However, any other suitable bus interface can also be used. An address decoder 15 is provided between the CPU 2 and the ISA bus interface 14, which is responsible for coding and decoding the address and memory accesses in the PC in a manner known per se. A real-time clock 16 supplies the CPU 2 with the necessary time control.
Die Spannungsversorgung der Einsteckkarte 1 erfolgt über die ISA-Schnittstelle 14, über die auch die Kommunikation mit dem Hostrechner erfolgt.The plug-in card 1 is supplied with power via the ISA interface 14, which is also used for communication with the host computer.
Die Fig. 2 zeigt die Anbindung der Einsteckkarte 1 an eine Maschinensteuerung und Sensor-Elektronikeinheiten. Eine Maschinensteuerung 17 ist wahlweise über die integrierte Profibus-Schnittstelle 9 mit der Einsteckkarte 1 oder über eine I/O-Box 20 mit Sensor-Elektronikeinheiten 19 verbunden. Sensoren 18 sind jeweils über die Sensor-Elektronikeinheiten 19 mit der integrierten Sensorbus-Schnittstelle 7 der Einsteckkarte 1 verbunden.Fig. 2 shows the connection of the plug-in card 1 to a machine control unit and sensor electronic units. A machine control unit 17 is connected either via the integrated Profibus interface 9 to the plug-in card 1 or via an I/O box 20 to sensor electronic units 19. Sensors 18 are each connected via the sensor electronic units 19 to the integrated sensor bus interface 7 of the plug-in card 1.
Die Sensor-Elektronikeinheiten 19 sind vorzugsweise intelligente Einheiten. Diese intelligenten Sensor-Elektronikeinheiten 19 ermöglichen jeweils die Versorgung eines Sensors 18, die Erfassung der Sensordaten, die Meßsignalvorverarbeitung (Signalfilterung, -verstärkung usw.) und die einfache Signalanalyse (digitales Filtern, Erfassen der Spitzenwerte, usw.). Unter einerThe sensor electronic units 19 are preferably intelligent units. These intelligent sensor electronic units 19 each enable the supply of a sensor 18, the acquisition of the sensor data, the measurement signal preprocessing (signal filtering, amplification, etc.) and the simple signal analysis (digital filtering, peak value detection, etc.).
intelligenten Sensor-Elektronikeinheit 19 wird daher ein Modul verstanden, welches einen eigenen MikroController (z.B. vom Typ AVR AT 90S8515 von Atmel), Filter, Verstärker, eine Stromversorgung und eine Sensorbusschnittstelle aufweist. Die Sensor-Elektronikeinheit 19 kann über die Einsteckkarte 1 gemäß der Erfindung vor jeder Bearbeitung neu parametriert werden. Dies betrifftz.B. die Verstärkungsfaktoren, die Filterwerte und die Verrechnung mehrerer Eingangssignale zu einem Summensignal.The intelligent sensor electronics unit 19 is therefore understood to be a module that has its own microcontroller (e.g. type AVR AT 90S8515 from Atmel), filter, amplifier, power supply and a sensor bus interface. The sensor electronics unit 19 can be re-parameterized via the plug-in card 1 according to the invention before each processing. This concerns, for example, the amplification factors, the filter values and the calculation of several input signals to form a sum signal.
Gemäß der Erfindung wird ein System zur mehrkanaligen Überwachung von Prozessen ermöglicht. Signale werden über die schnelle Sensorbus-Schnittstelle 7 von den intelligenten Sensor-Elektronikeinheiten 19 gelesen. Das Abspeichern der Prozeßdaten erfolgt auf einem eigenen Speicher 4 auf der Einsteckkarte 1. Durch die Profibus-Schnittstelle 9 wird die Überwachung mit dem Bearbeitungssprozeß synchronisiert. Über sogenannte automatisierte Einstellroutinen kann das Überwachungssystem einfach in die Fertigungseinrichtung eingebunden werden. Die automatisierten Einstellroutinen führen z.B. die Erkennung der Sprache auf der Steuerung und die damit verbundene Sprachumschaltung, die Erkennung der Sensoren am Sensorbus und die automatische Konfiguration der Verstärkungsund Filterwerte durch. Die Ein- und Ausgänge der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) werden selbständig zugeordnet und die Uhrzeit der Echtzeit-Uhr 16 auf der Einsteckkarte 1 wird automatisch mit der Uhrzeit des Hostrechners abgeglichen. Das Überwachungssystem erkennt vorzugsweise selbständig das in der speicherprogrammierbaren Steuerung aufgerufene NC-Programm und das eingesetzte Werkzeug.According to the invention, a system for multi-channel monitoring of processes is made possible. Signals are read by the intelligent sensor electronic units 19 via the fast sensor bus interface 7. The process data is stored in a separate memory 4 on the plug-in card 1. The Profibus interface 9 synchronizes the monitoring with the processing process. The monitoring system can be easily integrated into the production facility using so-called automated setting routines. The automated setting routines carry out, for example, the recognition of the language on the controller and the associated language switching, the recognition of the sensors on the sensor bus and the automatic configuration of the gain and filter values. The inputs and outputs of the programmable logic controller (PLC) are assigned independently and the time of the real-time clock 16 on the plug-in card 1 is automatically synchronized with the time of the host computer. The monitoring system preferably automatically recognizes the NC program called up in the programmable logic controller and the tool used.
Die Einsteckkarte 1 gemäß der Erfindung erlaubt die Überwachung von beispielsweise bis zu vier Sensorkanälen. Eine Erweiterung auf eine größere Anzahl von Kanälen ist möglich (z.B. 16). Durch die Verwendung von mehreren Einsteckkarten gemäß der Erfindung kann die Anzahl der überwachten Kanäle erhöht werden. Die einzelnen Kanäle sind unabhängig voneinander und können zu verschiedenen Zeitpunkten gestartet, gestoppt und parametriert werden.The plug-in card 1 according to the invention allows the monitoring of, for example, up to four sensor channels. An extension to a larger number of channels is possible (e.g. 16). By using several plug-in cards according to the invention, the number of monitored channels can be increased. The individual channels are independent of one another and can be started, stopped and parameterized at different times.
• lie ' m- * · · • lie ' m - * · ·
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Mit dem Kommunikationsprozessor 11 für die Sensorbus-Schnittstelle 8 wird vorzugsweise eine Datenrate von bis zu 460,8 kBaud bei gleichzeitig hoher Störsicherheit erreicht. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform verarbeitet die CPU 2 die Daten im Hammingeode mit Hamming-Distanz Stufe 4 und ist für die Verschlüsselung und Entschlüsselung zuständig.With the communication processor 11 for the sensor bus interface 8, a data rate of up to 460.8 kBaud is preferably achieved with a high level of interference immunity. According to a preferred embodiment, the CPU 2 processes the data in Hamming geode with Hamming distance level 4 and is responsible for encryption and decryption.
Für die Kommunikation mit den Sensor-Elektronikeinheiten 19 ist ein echtzeitfähiges Sensorbusprotokoll definiert. Dies ermöglicht die Abfrage der Meßdaten sowie die Steuerung und Parametrierung der Sensoren 18 mit definierten Antwortzeiten. Die Sensor-Elektronikeinheiten 19 werden über ein Leitungspaar mit der Einsteckkarte 1 verbunden. Jede Sensor-Elektronikeinheit 19 besitzt eine eigene Adresse (Seriennummer). Bei der Konfiguration des Netzwerkes erfolgt eine automatische Suche, so daß nach einer Zeit von maximal 60 see alle Sensoren 18 am Sensorbus erkannt werden. Diese Funktion wird in einer übergeordneten Bediensoftware, die im Host-Rechner installiert ist, durch eine Funktion „Autosuchen" aufgerufen. Dabei greift das Programm im Hostrechner über die ISA-Schnittstelle 14 oder die Service-Schnittstelle 7 auf die Einsteckkarte 1 zu.A real-time sensor bus protocol is defined for communication with the sensor electronic units 19. This enables the query of the measurement data as well as the control and parameterization of the sensors 18 with defined response times. The sensor electronic units 19 are connected to the plug-in card 1 via a pair of cables. Each sensor electronic unit 19 has its own address (serial number). When configuring the network, an automatic search is carried out so that after a maximum of 60 seconds all sensors 18 on the sensor bus are recognized. This function is called up in a higher-level operating software that is installed in the host computer using an "auto search" function. The program in the host computer accesses the plug-in card 1 via the ISA interface 14 or the service interface 7.
Die Überwachungsdaten werden beispielsweise in einem Takt von 10 ms verarbeitet und die Sensordatenvorverarbeitung erlaubt eine Abtastrate unter 1 ms. Damit kann für eine Kollisionsüberwachung eine Reaktionszeit unter 1 ms garantiert werden.For example, the monitoring data is processed at a rate of 10 ms and the sensor data preprocessing allows a sampling rate of less than 1 ms. This means that a response time of less than 1 ms can be guaranteed for collision monitoring.
Das auf der Einsteckkarte 1 aufgebrachte Speichermedium 14 in Form einer Flash-Speicherkarte wird für die Speicherung der Schnittstellendaten und von Lerndaten verwendet. Lerndaten werden üblicherweise aus einem Referenzprozeß berechnet, der vor dem Anlaufen des eigentlichen Prozesses durchgeführt worden ist und dessen Prozeßdaten gespeichert wurden. Lerndaten bestehen z.B. aus Informationen über maximale obere/untere Grenzen, positive und negativeThe storage medium 14 in the form of a flash memory card mounted on the plug-in card 1 is used for storing the interface data and learning data. Learning data is usually calculated from a reference process that was carried out before the actual process started and whose process data was stored. Learning data consists, for example, of information about maximum upper/lower limits, positive and negative
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Steigungen, Flächenintegrale, die Dauer des Prozesse usw. Jeder Bearbeitungsprozeß wird dann mit diesem Referenzprozeß verglichen.Slopes, surface integrals, the duration of the process, etc. Each machining process is then compared with this reference process.
Bei einer sogenannten „Autolernfunktion" werden alle bisherigen Lernwerte auf einen Standardwert, z.B. 150% eines oberen Grenzwertes zurückgesetzt. Dann wird der eigentliche Prozeß durchgeführt und am Ende des Prozesses werden die Verstärkungs- und Filterwerte berechnet. Darauffolgend werden ein oder mehrere weitere Prozesse durchgeführt, bei denen die Lernwerte, z.B. positive Steigungen, das Flächenintegral usw. angepaßt werden. Dadurch werden quasi Mittelwerte von mehreren Prozessen berechnet. Da dies bei vielen Prozessen automatisch mittels mehrerer Bearbeitungen geschieht, wird das Verfahren üblicherweise als „Autolernen" bezeichnet. Die Autolernfunktion ist als Programmmodul auf der Einsteckkarte 1 implementiert.In a so-called "auto-learning function", all previous learning values are reset to a standard value, e.g. 150% of an upper limit value. The actual process is then carried out and at the end of the process the gain and filter values are calculated. One or more further processes are then carried out in which the learning values, e.g. positive gradients, the area integral, etc. are adjusted. This essentially calculates mean values from several processes. Since this happens automatically in many processes by means of several processing steps, the process is usually referred to as "auto-learning". The auto-learning function is implemented as a program module on the plug-in card 1.
Eine Autolernfunktion ermöglicht bspw. den automatischen Abgleich der Verstärkung und der Filterzeiten. Während des Referenzprozesses wird mit der niedrigsten Verstärkung überwacht. Nach dem Ende der Bearbeitung wird dann aus dem höchsten aufgetretenen Wert die im folgenden notwendige Verstärkung berechnet. Die notwendigen Glättungszeiten werden aus der „Unruhe" des Signals ermittelt. Hierbei wird der Abstand der auftretenden Signalspitzen errechnet und die halbe Filterfrequenz eingestellt.An auto-learning function enables, for example, the automatic adjustment of the gain and the filter times. During the reference process, monitoring is carried out with the lowest gain. After processing has finished, the gain required in the following is calculated from the highest value that occurred. The necessary smoothing times are determined from the "unrest" of the signal. The distance between the signal peaks that occur is calculated and half the filter frequency is set.
Alle Autolernfunktionen können vorzugsweise für den manuellen Betrieb abgestellt werden.All auto-learning functions can be switched off preferably for manual operation.
Auch die Errechnung der Nullungswerte und Verzögerungszeiten erfolgt automatisch. Für Kraftsignale wird die Zeit bis zum ersten Anstieg ermittelt, aus dieser werden die Nullungszeit und eine eventuelle Verzögerungszeit errechnet. Bei Wirkleistungssignalen wird das Hochlaufen des Antriebs mit berücksichtigt.The calculation of the zeroing values and delay times is also carried out automatically. For force signals, the time until the first rise is determined, from which the zeroing time and any delay time are calculated. For active power signals, the start-up of the drive is also taken into account.
Durch die Verzögerungszeit wird automatisch das Hochlaufen des AntriebsThe delay time automatically causes the drive to start up
ausgeblendet. Die Zeit bis zum zweiten Anstieg wird für die Nullung verwendet. Auch diese Funktionen können für den manuellen Betrieb abgestellt werden.hidden. The time until the second rise is used for zeroing. These functions can also be switched off for manual operation.
Die zu speichernden Daten werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines Ringspeichers angelegt. Das bedeutet, daß der Speicher 14 bis zum Ende mit den aktuellen Daten vollgeschrieben wird. Ist die Speicherkapazität nahezu erschöpft, werden die am längsten zurückliegenden Daten überschrieben. Diese Ringspeichermethode ist zwar aufwendig, wird aber bevorzugt, da eine einzelne Speicherstelle des Flash-Mediums nur bis zu 300.000 mal beschrieben werden darf. Das Flash-Medium bietet jedoch gegenüber der magnetischen Festplatte die Vorteile der Stoßfestigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Schwingungen.According to a preferred embodiment of the invention, the data to be stored is created in the form of a ring buffer. This means that the memory 14 is filled to capacity with the current data. If the storage capacity is almost exhausted, the oldest data is overwritten. This ring buffer method is complex, but is preferred because a single storage location on the flash medium can only be written to up to 300,000 times. However, the flash medium offers the advantages of being shockproof and insensitive to vibrations compared to the magnetic hard drive.
Die Überwachung wird über die Feldbus-Schnittstelle 9 mit dem Bearbeitungsprozeß synchronisiert. Ist kein Feldbusanschluß verfügbar, werden die notwendigen Signale über eine gesonderte Eingangs-/Ausgangsbox 20 (I/O-Box) erfaßt. Diese wird mit der SPS der Steuerung verbunden.The monitoring is synchronized with the machining process via the fieldbus interface 9. If no fieldbus connection is available, the necessary signals are recorded via a separate input/output box 20 (I/O box). This is connected to the PLC of the control system.
Über den Feld- bzw. Profibus können neben den Synchronisationsdaten in vorteilhafter Weise auch prozeßspezifische Achssignale wie Drehmomente, Motorströme und Achsgeschwindigkeiten übertragen werden. Das Protokoll kann beispielsweise die Abfrage von bis zu acht verschiedenen Achsen erlauben. Die Erfindung wird hier beispielhaft am Fall einer Werkzeugmaschinen-Prozeßüberwachung erklärt. Sie findet selbstverständlich jedoch auch Anwendung bei anderen Prozessen, die überwacht werden müssen, z.B. chemische oder verfahrenstechnische Prozesse. Die Sensoren liefern dann Informationen über Druck, Temperatur usw.In addition to the synchronization data, process-specific axis signals such as torques, motor currents and axis speeds can also be transmitted via the fieldbus or Profibus. The protocol can, for example, allow the query of up to eight different axes. The invention is explained here using the example of machine tool process monitoring. However, it is of course also used for other processes that need to be monitored, e.g. chemical or process engineering processes. The sensors then provide information about pressure, temperature, etc.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (nicht gezeigt) werden die benötigten Steuerdaten direkt aus dem Steuerkern der Maschinensteuerung 17 über den Feldbus an die CPU 2 der Einsteckkarte 1According to another preferred embodiment of the invention (not shown) the required control data are sent directly from the control core of the machine control 17 via the field bus to the CPU 2 of the plug-in card 1
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geliefert. In diesem Fall wird keine spezielle Sensorik benötigt und die Sensorbus-Schnittstelle 8 auf der Einsteckkarte 1 kann entfallen.In this case, no special sensors are required and the sensor bus interface 8 on the plug-in card 1 can be omitted.
Da die Einsteckkarte einen eigenen Prozessor (CPU 2) aufweist, der für die Überwachung zuständig ist, wird die CPU des Hostrechners nicht mit Rechenleistung belegt. Das Überwachungssystem ist daher bis auf die Spannungsversorgung absolut unabhängig von dem Rechner, in den die Einsteckkarte 1 eingesteckt ist.Since the plug-in card has its own processor (CPU 2) which is responsible for monitoring, the CPU of the host computer is not required to provide any computing power. The monitoring system is therefore completely independent of the computer into which the plug-in card 1 is plugged, except for the power supply.
Die Service-Schnittstelle 7 ermöglicht den Zugang zum Überwachungssystem über eine RS-232 Standardschnittstelle. Hierüber können alle Einstellungen, Software-Updates sowie die Prozeßvisualisierung erfolgen. Durch die Auslegung als Modemschnittstelle sind über ein Modem Teleservice- und Ferndiagnose-Funktionalitäten verfügbar. Dadurch ist das System aus der Ferne voll bedien- und parametrierbar.The service interface 7 enables access to the monitoring system via a standard RS-232 interface. All settings, software updates and process visualization can be carried out via this. By designing it as a modem interface, teleservice and remote diagnostic functions are available via a modem. This means that the system can be fully operated and parameterized remotely.
Die Visualisierung der Prozeßdaten kann über ein Programm auf dem Hostrechner (Steuerung, Industrie-PC) erfolgen. Es können dann ein, zwei oder vier usw. Kanäle auf dem Monitor dargestellt werden. Zwischen den verschiedenen Ansichten kann beispielsweise manuell umgeschaltet werden.The process data can be visualized using a program on the host computer (controller, industrial PC). One, two, four, etc. channels can then be displayed on the monitor. You can switch between the different views manually, for example.
Die Systemeinstellung kann über eine grafische Bedienoberfläche erfolgen. Durch eine einfache Bedienung und ergonomische Benutzerführung ist eine schnelle Einstellung des Systems möglich. Für die Visualisierungs- und Bediensoftware können beispielsweise bis zu vier unterschiedliche Benutzerstufen eingerichtet werden. Jedem Benutzer kann dann über einen Benutzernamen und ein Paßwort eine eigene Zugangsberechtigung verschafft werden.The system can be configured using a graphical user interface. Simple operation and ergonomic user guidance allow the system to be configured quickly. For example, up to four different user levels can be set up for the visualization and operating software. Each user can then be given their own access authorization using a user name and password.
Claims (13)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990826 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20020912 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20050530 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20070511 |
|
| R071 | Expiry of right |