DE10226198A1

DE10226198A1 - Computer-based method for planning machining plant or installations in which a digital model is created with a large number of objects that are used in the simulation analysis

Info

Publication number: DE10226198A1
Application number: DE10226198A
Authority: DE
Inventors: Kurt Schreier; Carsten Skerra; Hans Kobschaetzky
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2002-12-19

Abstract

Planning support method for use with machining plant having at least one machining tool in which the machining plant is defined as a digital model that contains a large number of objects, with the model used in a simulation environment for plant behavior analysis. An Independent claim is made for a planning support system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und eine elektronische Einheit zur Unterstützung der Projektierung von Fertigungsanlagen. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Fertigungsanlagen weisen dabei mindestens eine Fertigungseinrichtung auf.The invention relates to a method, a system and a electronic unit to support the project planning of manufacturing equipment. The invention further relates to a computer program and a computer program product for Implementation of the method according to the invention. The Manufacturing plants have at least one Manufacturing facility on.

State of the art

Gegenwärtig werden im Bereich der Projektierung und Umsetzung von Fertigungsanlagen keine rechnergestützten durchgängigen Arbeitsumgebungen unterstützt. In Einzelfällen werden Detaillösungen, wie beispielsweise Computer-Aided-Design-Systeme (CAD) oder Produkt-Daten- Management-Systeme (PDM) eingesetzt, doch beschreiben diese weder die Kinematik von Maschinenanlagen vollständig noch berücksichtigen diese Aspekte der Elektrotechnik und der Ablaufsteuerung.Currently in the field of project planning and Implementation of manufacturing plants no computer-aided end-to-end work environments supported. In Individual cases are detailed solutions, such as Computer-aided design systems (CAD) or product data Management systems (PDM) used, but describe them neither the kinematics of machine systems completely nor take into account these aspects of electrical engineering and Flow control.

Gerade im Bereich der Projektierung erscheint es aber sinnvoll, Simulationswerkzeuge einzusetzen, um bereits vor der Umsetzung sicherstellen zu können, daß die projektierte Anlage den gestellten Anforderungen entspricht. Hierfür bietet sich der Einsatz eines Simulationswerkzeugs an.However, it appears especially in the area of configuration sensible to use simulation tools to pre implementation to be able to ensure that the projected System meets the requirements. Therefor the use of a simulation tool is recommended.

Aktuelle Simulationswerkzeuge setzen jedoch eine vorherige vollständige Modellierung der gesamten Fertigungsanlage mit deren Teilsystemen voraus, um weitergehende Analysen durchführen zu können. Dies ist beispielsweise bei Paketen zur Simulation von Robotern oder auch in begrenztem Umfang bei Werkzeugmaschinen im Bereich der Zerspanungstechnik der Fall.However, current simulation tools set a previous one complete modeling of the entire manufacturing facility with their subsystems ahead to further analysis to be able to perform. For example, this is for packages to simulate robots or to a limited extent for machine tools in the field of machining technology Case.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Unterstützung der Projektierung von Fertigungsanlagen. Dabei wird die Fertigungsanlage als ein Objekte enthaltendes digitales Modell abgebildet. Dieses digitale Modell wird für eine Analyse in eine Simulationsumgebung eingebettet. Dabei umfaßt es alle Informationen, die für die Simulationsumgebung zur Simulation von Fertigungseinrichtungen notwendig sind.The method according to the invention serves to support the Project planning of manufacturing plants. The Manufacturing facility as a digital containing objects Model shown. This digital model is for one Analysis embedded in a simulation environment. there it includes all the information for the Simulation environment for the simulation of Manufacturing facilities are necessary.

Die Simulationsumgebung umfaßt das Laden der Objekte aus dem digitalen Modell und verschiedene Möglichkeiten der Modellierung. Zugleich bildet es die Ablaufumgebung, um steuerungstechnische Anlagenelemente, wie bspw. SPS- Controller, anzubinden und zu simulieren.The simulation environment includes loading objects the digital model and various possibilities of Modeling. At the same time, it forms the execution environment control system elements, such as PLC Controller, connect and simulate.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren zusätzlich einen Funktionsblock für einen Engineering-Prozeß, in dem Produktionsabläufe abgebildet werden können und mit dem unter Einsatz von Simulationstechnik Prozeßabläufe und Datenflüsse innerhalb des digitalen Modells abgebildet werden. Der Engineering-Prozeß umfaßt somit die Abbildung eines neuen Prozeßablaufs, der den Einsatz von Simulationstechnik mit einbezieht. Zugleich bildet dieser den Datenfluß innerhalb des digitalen Modells ab.The method preferably additionally comprises one Function block for an engineering process in which Production processes can be mapped and with the using simulation technology process flows and Data flows mapped within the digital model become. The engineering process thus includes the mapping a new process flow, the use of Includes simulation technology. At the same time, this forms the data flow within the digital model.

Zweckmäßigerweise enthält das digitale Modell zusätzliche Informationen, die einer Arbeitsumgebung zugänglich sind und von dieser zur Lenkung und Verwaltung von spezifischen und nativen Daten im Prozeßablauf verwendet werden. Dies dient der Unterstützung der Engineering-Prozesse bei der Projektierung und Umsetzung von Fertigungsanlagen.The digital model expediently contains additional ones Information that is accessible in a work environment and from this to the control and management of specific and native data can be used in the process flow. This serves to support the engineering processes at Project planning and implementation of manufacturing plants.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt das digitale Modell Objekte, die Geometriedaten, Kinematikdaten, elektrische Eigenschaften und steuerungstechnische Funktionsblöcke enthalten. Ebenfalls kann das digitale Modell Beziehungen der Objekte zueinander aufweisen, wie bspw. konstruktionsrelevante, funktionsrelevante und/oder ablaufrelevante Beziehungen.In an embodiment of the method according to the invention comprises the digital model objects, the geometry data, Kinematic data, electrical properties and control function blocks included. Likewise the digital model can relate the objects to each other have, such as design-relevant, Functional and / or process-related relationships.

Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich eine Kopplung zu Steuerungssystemen durchgeführt, so daß die Steuerungssysteme mit den abgebildeten Fertigungseinrichtungen Informationen austauschen. Somit werden nicht nur reale Konstruktionsdaten sondern auch originale Steuerungsprogramme der Maschinen genutzt. Dabei werden die Aspekte der Modellierung von Sensorik und Aktorik sowie die normgerechte Bezeichnung in einer einheitlichen durchgängigen Datenbasis integriert. Die eingesetzten Steuerungssysteme entsprechen zweckmäßigerweise den in realen Fertigungseinrichtungen eingesetzten Steuerungssystemen. The method according to the invention is advantageous additionally a coupling to control systems performed so that the control systems with the pictured manufacturing facilities information change. So not only real Construction data but also original ones Control programs of the machines used. The Aspects of the modeling of sensors and actuators as well as the Standard-compliant designation in a uniform integrated database. The used Control systems suitably correspond to those in real manufacturing facilities used Control systems.

Das erfindungsgemäße System zur Unterstützung der Projektierung einer mindestens eine Fertigungseinrichtung aufweisenden Fertigungsanlage. In dem System ist ein die Fertigungsanlage als ein Objekte enthaltendes digitales Modell und eine Simulationsumgebung enthalten, in die das digitale Modell eingebettet ist.The inventive system to support the Project planning of at least one manufacturing facility having manufacturing plant. In the system is one Manufacturing facility as a digital containing objects Model and a simulation environment in which the digital model is embedded.

Das System ist somit ein digitales Modell, daß alle Informationen, die für die Simulationsumgebung zur Simulation von Fertigungseinrichtungen notwendig sind, enthält.The system is thus a digital model that everyone Information that is required for the simulation environment Simulation of manufacturing facilities are necessary contains.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist zusätzlich ein Funktionsblock für einen Engineering-Prozeß eingebunden, in dem Produktionsabläufe abgebildet werden können und mit dem unter Einsatz von Simulationstechnik Prozeßabläufe und Datenflüsse innerhalb des digitalen Modells abzubilden sind.In an embodiment of the system according to the invention additionally a function block for an engineering process integrated, in which production processes are mapped can and with the use of simulation technology Process flows and data flows within the digital Model must be shown.

Mit dem Engineering-Prozeß kann ein Prozeßablauf unter Einbeziehung von Simulationstechnik abgebildet werden.With the engineering process, a process flow can Inclusion of simulation technology.

Das System stellt bei dieser Ausführungsform eine sogenannte Digitale Sondermaschine (DSM) dar, die eine Arbeitsumgebung zur Unterstützung der Engineering-Prozesse bei der Projektierung und Umsetzung von Fertigungsanlagen bereitstellt. Die DSM umfaßt drei Funktionsblöcke, nämlich das digitale Modell, die Simulationsumgebung und den Engineering-Prozeß.The system provides one in this embodiment so-called digital special machine (DSM), the one Working environment to support the engineering processes in the planning and implementation of manufacturing plants provides. The DSM comprises three function blocks, namely the digital model, the simulation environment and the Engineering process.

In der DSM werden vorzugsweise die realen Fertigungseinrichtungen als digitales Modell abgebildet und stehen in einer Simulationsumgebung für weitere Analysen zur Verfügung. Durch die Kopplung zu Steuerungssystemen wird eine frühzeitige Inbetriebnahme von Fertigungseinrichtungen ermöglicht.The real ones are preferred in the DSM Manufacturing facilities shown as a digital model and are in a simulation environment for further analysis to disposal. By coupling to control systems will start up early Manufacturing facilities enabled.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further preferred embodiments of the invention Systems result from the subclaims.

Die erfindungsgemäße elektronische Einheit weist eine Recheneinheit und eine Speichereinrichtung auf. In der Speichereinrichtung ist ein zuvor beschriebenes System abgelegt. Die Recheneinheit dient zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens.The electronic unit according to the invention has a Computing unit and a storage device. In the Storage device is a previously described system stored. The computing unit is used to carry out a previously described method.

Das Computerprogramm umfaßt Programmcodemittel zum Ausführen der Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens und wird auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt.The computer program comprises program code means for Follow the steps outlined above Procedure and is on a computer or one corresponding computing unit performed.

Das Computerprogrammprodukt ist auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert. Als geeignete Datenträger kommen EEPROMs und Flashmemories, aber auch CD-ROMs, Disketten sowie Festplattenlaufwerke in Betracht.The computer program product is on a computer readable Disk saved. Come as a suitable disk EEPROMs and flash memories, but also CD-ROMs, floppy disks as well as hard drives.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result itself from the description and the accompanying drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the Features to be explained below not only in the combination given in each case, but also in others Combinations or alone can be used without to leave the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is based on an embodiment in the Drawing shown schematically and is in the following described in detail with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems anhand eines Ablaufdiagramms, Fig. 1 shows schematically a preferred embodiment of the system according to the invention using a flow chart,

Fig. 2 zeigt eine modellierte Fertigungsanlage, Fig. 2 shows a modeled manufacturing facility,

Fig. 3 verdeutlicht in einer schematischen Abbildung eine Schnittstelle zwischen einem Simulationsmodell und einem Steuerungskonzept, Fig. 3 illustrates in a schematic illustration of an interface between a simulation model and a control concept,

Fig. 4 erläutert einen Funktionsbaustein aus Fig. 3. FIG. 4 explains a function block from FIG. 3.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet, schematisch dargestellt. In der Darstellung sind Softwaresysteme, Schnittstellen zu externen Systemen, interne Schnittstellen, Objekte des digitalen Models und ein Softwarepaket der digitalen Sondermaschine dargestellt.In Fig. 1, a preferred embodiment of the system according to the invention, generally designated by the reference numeral 10, is shown schematically. The display shows software systems, interfaces to external systems, internal interfaces, objects of the digital model and a software package of the digital special machine.

Ein unterbrochener Pfeil 12 verdeutlicht den Ablauf des Engeneering-Prozesses.An interrupted arrow 12 illustrates the course of the engineering process.

Ein erster Block 14 verdeutlicht die mechanische Planungsphase. In diesem ist ein Objekt 16 des digitalen Modells, nämlich eine technische Übersicht, enthalten. Ein weiterer Block 18 enthält das mechanische Design, somit den Aufbau der zu entwickelnden Fertigungsanlage. In diesem sind die Objekte technische Übersicht 16, Basisdiagramm 20, Schaltkreisdiagramm 22, Zykluszeitberechnung 24 und Flußdiagramm-Beschreibung 26 enthalten. Durchgezogene Pfeile 28 verdeutlichen interne Schnittstellen. Strichpunktierte Pfeile 30 veranschaulichen Schnittstellen zu externen Systemen. A first block 14 illustrates the mechanical planning phase. This contains an object 16 of the digital model, namely a technical overview. Another block 18 contains the mechanical design, thus the structure of the manufacturing system to be developed. This contains the objects technical overview 16 , basic diagram 20 , circuit diagram 22 , cycle time calculation 24 and flowchart description 26 . Solid arrows 28 illustrate internal interfaces. Dash-dotted arrows 30 illustrate interfaces to external systems.

Die beschriebenen Objekte werden zusammen mit einem Objekt CAD-Modell 32, das von einem Softwaresystem PRO/E 34 bereitgestellt wird, einem Simulationswerkzeug 36 zur Verfügung gestellt. Für die elektrische Koordination sind für die elektrische Hardware Objekte 38 und für die elektrische Software weitere Objekte, nämlich das Objekt 24 für die Zykluszeitberechnung und das Objekt 26 für die Flußdiagrammbeschreibung vorgesehen.The described objects are made available to a simulation tool 36 together with an object CAD model 32 , which is provided by a software system PRO / E 34. Objects 38 are provided for the electrical coordination for the electrical hardware and further objects for the electrical software, namely the object 24 for the cycle time calculation and the object 26 for the flowchart description.

Zur Verarbeitung der Objekte 38 steht ein Softwaresystem EPLAN 40 zur Verfügung dessen Ausgabe ebenso wie die Objekte 24 und 26 in ein Softwaresystem OpCon 42 eingegeben werden. Dieses generiert die Objekte PLC-Programm 44 und OPLES-Programm 46.A software system EPLAN 40 is available for processing the objects 38 , the output of which, like the objects 24 and 26, is input into a software system OpCon 42 . This generates the objects PLC program 44 and OPLES program 46 .

Das Objekt 44 wird in ein Softwaresystemcode sysPLC 48 eingegeben, das Resultat des Simulationswerkzeuges 36 in ein Softwaresystem OPC 50. Als Ergebnis ergibt sich ein Softwaresystem 52, das eine lauffähige simulierte Abbildung der Fertigungsanlage darstellt.The object 44 is entered into a software system code sysPLC 48 , the result of the simulation tool 36 into a software system OPC 50 . The result is a software system 52 which represents an executable, simulated image of the production plant.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine modellierte Fertigungsanlage als funktionale Einheit 60 dargestellt. In der Darstellung ist eine erste Arbeitsposition 62, eine zweite Arbeitsposition 64, eine dritte Arbeitsposition 66, eine vierte Arbeitsposition 68 und eine fünfte Arbeitsposition 70 dargestellt.In FIG. 2, an example of a modeled manufacturing facility as a functional unit 60 is shown. The illustration shows a first working position 62 , a second working position 64 , a third working position 66 , a fourth working position 68 and a fifth working position 70 .

Des weiteren sind in der Darstellung Sicherheitsoptionen widergegeben, nämlich mit der Bezugsziffer 72 bezeichnet die "nach Not-Aus und Schutztür 1", mit der Bezugsziffer 74 bezeichnet "vor Not-Aus" und mit der Bezugsziffer 76 bezeichnet die Sicherheitsoption "nach Not-Aus und Schutztür 1 und 2".Furthermore, safety options are shown in the illustration, namely with the reference number 72 the "after emergency stop and protective door 1 ", with the reference number 74 "before emergency stop" and with the reference number 76 the safety option "after emergency stop" and protective door 1 and 2 ".

In Fig. 3 ist eine Schnittstelle zwischen einem Simulationsmodell und einem Steuerungskonzept "OpCon-Open Control" dargestellt. In der Figur ist ein Simulationsrechner 80 und eine Maschinensteuerung 82 schematisch dargestellt. Der Simulationsrechner 80 enthält ein Simulationsmodell 84. Die Maschinensteuerung 82 umfaßt ein Maschinenablaufprogramm 86 und eine Bedienoberfläche 88 der Steuerung.In Fig. 3 an interface between a simulation model and a control concept "OpCon Open Control" is shown. A simulation computer 80 and a machine control 82 are shown schematically in the figure. The simulation computer 80 contains a simulation model 84 . The machine controller 82 comprises a machine sequence program 86 and a user interface 88 of the controller.

Zwischen den beiden Blöcken 80 und 82 befindet sich eine Protokollschicht SimCom 90. Diese enthält logische Verbindungen 92 und physikalische Verbindungen 94. In der Protokollschicht 90 ist eine durch eine geschwungene Linie 96 verdeutlichte Kommunikationsebene via TCP/IP dargestellt.A SimCom 90 protocol layer is located between the two blocks 80 and 82 . This contains logical connections 92 and physical connections 94 . In the protocol layer 90 , a communication level is illustrated via a curved line 96 via TCP / IP.

Als Simulationsrechner 80 wird eine dedizierte Hardware eingesetzt, die für die Simulation eines Maschinenmodells zuständig ist. Dabei ist eine mögliche dreidimensionale Visualisierung zunächst als weitere Funktion dieses Rechners 80 zu behandeln. Das simulierte Maschinenmodell kommuniziert dabei mit einer originalen Maschinensteuerung.Dedicated hardware, which is responsible for the simulation of a machine model, is used as the simulation computer 80 . A possible three-dimensional visualization is initially to be treated as a further function of this computer 80 . The simulated machine model communicates with an original machine control.

Die Maschinensteuerung 82 entspricht einer Steuerungen, wie sie in der Automatisierungstechnik zur Steuerung von Maschinenfunktionen eingesetzt wird. Die Steuerung 82 besteht im wesentlichen aus dem Laufzeitsystem, das das Maschinenablaufprogramm 86 abarbeitet, der Kommunikation über diverse Feldbussysteme mit den Hardwarekomponenten (Schalter, Antriebe usw.) und der Kommunikation zu einem Maschinenbediener mittels einer Bedienoberfläche, nämlich einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI: Human Machine Interface).The machine controller 82 corresponds to a controller as used in automation technology to control machine functions. The controller 82 essentially consists of the runtime system that processes the machine sequence program 86 , the communication via various fieldbus systems with the hardware components (switches, drives, etc.) and the communication to a machine operator using a user interface, namely a human-machine interface (HMI : Human Machine Interface).

Der Simulationsrechner 80 wird gegenwärtig physikalisch über das Ethernet (TCP/IP) mit der Maschinensteuerung 82 verbunden. Die logische Verbindung 92 wird mit der Protokollschicht 90 "SimCOM", die der wesentliche Bestandteil dieser Schnittstelle ist, realisiert.The simulation computer 80 is currently physically connected to the machine controller 82 via the Ethernet (TCP / IP). The logical connection 92 is realized with the protocol layer 90 "SimCOM", which is the essential component of this interface.

Das Simulationsmodell 84 beinhaltet die Abbildung der Maschine mit deren Einzelkomponenten. Diese Einzelkomponenten werden sehr abstrakt in ihrem Verhalten simuliert. Dabei kommt es zu Wechselwirkungen, bspw. Kollisionen, die von der Simulationsumgebung erfaßt und in Form von Ereignissen gemeldet werden. In der Simulationsumgebung werden gewöhnlich die Auswertung und die Verarbeitung dieser Information mittels spezifischer Programmiersprachen und Steuerungen durchgeführt. Diese Programmiersprachen und Steuerungen sind üblicherweise nicht ausreichend, um eine reale Maschine zu steuern, da die an eine Maschinensteuerung gestellten Echtzeitanforderung, nämlich Echtzeitfähigkeit, Nebenläufigkeit, Fehlerverhalten und Industrietauglichkeit, nicht erfüllt werden. Dies ist hierbei aber auch nicht die Zielsetzung, da es nur um konzeptionelle Überprüfungen der Modellfunktionen geht.The simulation model 84 contains the mapping of the machine with its individual components. The behavior of these individual components is simulated very abstractly. This leads to interactions, for example collisions, which are detected by the simulation environment and reported in the form of events. In the simulation environment, the evaluation and processing of this information is usually carried out using specific programming languages and controls. These programming languages and controls are usually not sufficient to control a real machine, since the real-time requirements placed on a machine control, namely real-time capability, concurrency, error behavior and suitability for industrial use, are not met. However, this is not the objective here, since it is only a matter of conceptual reviews of the model functions.

Die Simulationsumgebung stellt auf der Ebene von Softwarebibliotheken einen Zugriff auf die Einzelkomponenten zur Verfügung. Diese sind sehr abstrakt und bilden in Ihrem Verhalten nicht die Grundelemente der Automatisierungskomponenten ab. The simulation environment represents on the level of Software libraries to access the Individual components available. These are very abstract and do not form the basic elements of your behavior Automation components.

Das Modul Sim-Kom als Simulationskomponente stellt die vereinheitlichte Schnittstelle zur Simulationsumgebung dar.The module Sim-Kom as a simulation component provides the unified interface to the simulation environment.

Das Modul Sim-Kom0x ist spezifisch für jedes Simulationskomponente zu erstellen, daher die Enumeration 0x.The Sim-Kom0x module is specific to each To create a simulation component, hence the enumeration 0x.

In der Protokollschicht 90 SimCom setzt ein Modul Sig-Kom als Signalkonverter das Verhalten (Trigger, Ereignis, Stati) jeder Einzelkomponente des Simulationsmodells 84 in eine automatisierungsübliche Beschreibung mittels Ein- und Ausgängen sowie deren Signale und Signalverläufe, bspw. auch Signalflanken, um.In the SimCom protocol layer 90 , a Sig-Kom module as a signal converter converts the behavior (trigger, event, status) of each individual component of the simulation model 84 into a description common to automation by means of inputs and outputs and their signals and signal profiles, for example also signal edges.

Ein Modul Kom-Sig modelliert als Komponentensignal die Einzelkomponente in ihrem Verhalten, und zwar so, daZ es einer originalen herstellerspezifischen Steuerungskomponente entspricht. Dabei wird bereits auf die Funktionen des Funktionsbausteins auf der Maschinensteuerungsseite abgestellt. Zwischen den Modulen Kom-Sig FB0x und FB0x wird zu diesem Zeitpunkt bereits eine logische Zuordnung festgelegt.A Kom-Sig module models the as a component signal Individual component in their behavior, and in such a way that it an original manufacturer-specific Control component corresponds. It is already on the Functions of the function block on the Machine control side turned off. Between the modules Kom-Sig FB0x and FB0x are already one at this time logical assignment determined.

Bei der Maschinensteuerung 82 handelt es sich um die gleiche Hardware, die auch die Steuerung der realen Maschine übernimmt. Durch ein Umschalten der Kommunikationskanäle auf den Feldbus ist hier eine direkte Steuerung einer Maschine möglich. Das Maschinenablaufprogramm 86 und die eingesetzten Funktionsbausteine müssen nicht mehr modifiziert werden. Die Simulation läuft mit den originalen Steuerungsprogrammen der Maschine ab. The machine control 82 is the same hardware that also controls the real machine. By switching the communication channels to the fieldbus, direct control of a machine is possible. The machine sequence program 86 and the function blocks used no longer have to be modified. The simulation runs with the original control programs of the machine.

Zur Bedienung der Maschine in den unterschiedlichen Betriebsarten sind Eingriffe durch den Maschinenbediener- oder -einrichter ggf. erforderlich. Dazu enthält die Maschinensteuerung 82 eine zusätzliche Bedienoberfläche 88 zum Bedienen und Beobachten, bspw. um Einzelfunktionen der Maschine auszulösen.Interventions by the machine operator or setter may be required to operate the machine in the different operating modes. For this purpose, the machine control 82 contains an additional user interface 88 for operating and monitoring, for example to trigger individual functions of the machine.

Das Maschinenablaufprogramm 86 steuert den Ablauf der Maschine, insbesondere in der Betriebsart Automatik. Die Trennung zu den Funktionsbausteinen ist nicht immer eindeutig. So können etwa die Funktionsbausteine zusätzlich durch das Maschinenablaufprogramm 86 beeinflußt werden. Weitere Betriebsarten können durch das Maschinenablaufprogramm 86 gesteuert werden. Es sind jedoch wesentliche Teile durch die Implementierung der Funktionsbausteine abgedeckt.The machine sequence program 86 controls the sequence of the machine, in particular in the automatic operating mode. The separation of the function blocks is not always clear. For example, the function blocks can also be influenced by the machine sequence program 86 . Further operating modes can be controlled by the machine sequence program 86 . However, essential parts are covered by the implementation of the function blocks.

Die Bedienoberfläche 88 und das Maschinenablaufprogramm 86 kommunizieren über aktuelle Standards, wie TCP/IP und OPC (OLE: for Production Control). Diese tauschen über eigene Protokolle die Zustände zwischen dem Maschinenablaufprogramm 86 und der Bedienoberfläche 88 aus. Hierbei sei auf das Softwaresystem OpCon verwiesen.The user interface 88 and the machine sequence program 86 communicate via current standards, such as TCP / IP and OPC (OLE: for Production Control). These exchange the states between the machine sequence program 86 and the user interface 88 via their own protocols. Please refer to the OpCon software system.

In Fig. 4 ist in schematischer Darstellung ein Funktionsbaustein FB0x, insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet, wiedergegeben. Der Funktionsbaustein FB0x 100 definiert gegenwärtig die objektbasierte Sicht auf einzelne herstellerspezifische Automatisierungskomponenten. Diese Sicht wird nur einmal erstellt und mehrfach verwendet und unterstützt in deren Programmierung die unterschiedlichen in der Maschine benötigten Betriebsarten sowie eine Fehlerbehandlung und eine festgelegte Kommunikation zum Maschinenablaufprogramm und darüber hinaus zu der Oberfläche.In FIG. 4 is a schematic representation is a function block FB0x, generally designated by the reference numeral 100, are listed. The function block FB0x 100 currently defines the object-based view of individual manufacturer-specific automation components. This view is only created once and is used several times and supports the different operating modes required in the machine as well as error handling and a defined communication to the machine sequence program and beyond to the user interface.

In der Figur ist ein Block 102 für die Eingabe-Ausgabe- Ebene-Steuerung dargestellt. Durch die Eingabe-Ausgabe- Ebene-Steuerung erhält der Funktionsbaustein 100 eine neue Ebene zur Umschaltung zwischen der Kommunikation zwischen Feldbus und der logischen Verbindung zu dem Modul Kom-Sig FB0x als Komponentensignal einer herstellerspezifischen Einzelkomponente. Diese Umschaltung erfordert keine Umprogrammierung oberhalb der Eingabe-Ausgabe-Ebene- Steuerung 102, so daß ein Umschalten zwischen realer Automatisierungskomponente und simulierter Automatisierungskomponente möglich wird. Dies hat den Effekt, daß es möglich wird, Einzelkomponenten beim Test real anzubinden und die restlichen Komponenten als Simulation zu betreiben.In the figure, a block 102 for the input-output level control is shown. The input-output level control gives the function block 100 a new level for switching between the communication between the fieldbus and the logical connection to the module Kom-Sig FB0x as a component signal of a manufacturer-specific individual component. This switchover does not require any reprogramming above the input / output level controller 102 , so that a switchover between the real automation component and the simulated automation component is possible. This has the effect that it becomes possible to actually connect individual components during the test and to operate the remaining components as a simulation.

In dem Funktionsbaustein 100 ist ein Block 104 für die Betriebsarten Handbetrieb, Tippbetrieb und Automatikbetrieb vorgesehen. Ein zusätzlicher Block 106 steht für die zusätzliche Betriebsart Simulation. Ein schraffiert dargestellter Block 108 verdeutlicht die diversen Feldbus- Anschaltungen, wie CAN-Bus oder Profi-Bus. Ein weiterer Block 110 verdeutlicht die SimCom-Protokollschicht. Eine gestrichelte Linie 112 veranschaulicht die logische Verbindung zum Funktionsblock Kom-Sig FB0x.A block 104 is provided in the function block 100 for the operating modes manual mode, inching mode and automatic mode. An additional block 106 stands for the additional operating mode simulation. A hatched block 108 illustrates the various fieldbus connections, such as CAN bus or professional bus. Another block 110 illustrates the SimCom protocol layer. A dashed line 112 illustrates the logical connection to the function block Kom-Sig FB0x.

Die zusätzliche Betriebsart Simulation stellt eine weitere Ebene zur Verfügung, die neue Funktionen im Rahmen der Simulationstechnik ermöglichen. Diese Funktionen können bspw. die durch das Simulationsmodell ausgelöste Reaktion auf Fehlerfälle, ein Szenariomanager, der es erlaubt, den aktuellen Stand der Maschine in die Simulation zu laden oder umgekehrt, eine Abbildung von zusätzlichen Funktionen, die für ein virtuelles Training notwendig sind, also für eine Schulung von Bedienpersonal an einer virtueller Anlage zum Training bestimmter Training- oder Fehlerfälle, sein.The additional simulation mode provides another Level available, the new features under the Enable simulation technology. These functions can for example the reaction triggered by the simulation model for errors, a scenario manager that allows the load the current status of the machine into the simulation or vice versa, an illustration of additional functions, which are necessary for a virtual training, i.e. for a training of operating personnel on a virtual system for training certain training or error cases.

Claims

1. A method for supporting the project planning of a production plant ( 60 ) having at least one production facility, in which the production plant ( 60 ) as a digital model containing objects ( 16 , 20 , 22 , 24 , 26 , 32 , 38 , 44 , 46 ) ( 10 ) is mapped and this digital model ( 10 ) is embedded in a simulation environment ( 80 ) for analysis.

2. The method according to claim 1, in which a function block for an engineering process is additionally integrated, in which production processes can be mapped and with which process flows and data flows within the digital model ( 10 ) are mapped using simulation technology.

3. The method of claim 2, wherein the digital model ( 10 ) contains additional information that is accessible to a work environment and used by this to control and manage specific and native data in the process flow.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the digital model ( 10 ) objects ( 16 , 20 , 22 , 24 , 26 , 32 , 38 , 44 , 46 ) comprises the geometric data, kinematic data, electrical properties and control engineering Function blocks included.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the digital model ( 10 ) also contains relationships of the objects ( 16 , 20 , 22 , 24 , 26 , 32 , 38 , 44 , 46 ) to each other.

6. The method according to claim 5, in which design-relevant relationships, function-relevant relationships and workflow-related relationships are contained in the digital model ( 10 ).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, in which a coupling to control systems is carried out and the control systems with those shown Manufacturing facilities exchange information.

8. The method according to claim 7, wherein the Control systems in real manufacturing facilities control systems used.

9. System for supporting the project planning of a production plant ( 60 ) having at least one production facility, which contains a digital model (( 16 , 20 , 22 , 24 , 26 , 32 , 38 , 44 , 46 ) containing the production plant ( 60 ) 10 ) and a simulation environment ( 80 ) in which the digital model ( 10 ) is embedded.

10. System according to claim 9, in which a function block for an engineering process is additionally integrated, in which production processes can be mapped and with which process processes and data flows within the digital model ( 10 ) are to be represented using simulation technology.

11. The system of claim 10, wherein the digital model ( 10 ) to support the engineering process contains additional information that is accessible to a work environment and used by this to control and manage specific and native data in the process flow.

12. System according to one of claims 9 to 11, wherein the digital model ( 10 ) comprises objects ( 16 , 20 , 22 , 24 , 26 , 32 , 38 , 44 , 46 ), the geometric data, kinematic data, electrical properties and control engineering Have function blocks.

13. System according to one of claims 9 to 12, wherein the digital model ( 10 ) also contains relationships of the objects ( 16 , 20 , 22 , 24 , 26 , 32 , 38 , 44 , 46 ) to each other.

14. System according to claim 13, in which construction-relevant relationships, function-relevant relationships and workflow-relevant relationships are contained in the digital model ( 10 ).

15. System according to any one of claims 9 to 14, in which a Coupling to control systems is provided through the control systems with those shown Manufacturing facilities exchange information.

16. The system of claim 15, wherein the control systems those used in real manufacturing facilities Control systems.

17. Electronic unit, with a computing unit and a storage device, wherein in the storage device a system is filed according to one of claims 9 to 15 and the computing unit for performing a method according to one of claims 1 to 8.

18. Computer program with program code means to all Steps of a method according to one of claims 1 to 8 perform when the computer program on a computer or a corresponding computing unit, in particular one electronic computing unit according to claim 17, executed becomes.

19. Computer program product with program code means that are stored on a computer-readable medium in order to a method according to any one of claims 1 to 8 perform when the computer program on a computer or on a corresponding computing unit, in particular an electronic computing unit according to claim 17, is performed.