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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgiessmaschinenanordnung mit mindestens einer
Spritzgiessmaschine mit mindestens einem insbesondere internen
Maschinensteuerungssystem - insbesondere mit einer SPS und/oder damit verbundenen
Aktuatoren und/oder Sensoren - zur rechnergestützten Prozessüberwachung und Steuerung der Spritzgiessmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen
Spritzgiessmaschinenanordnung.
Beim Stand der Technik sind Spritzgiessmaschinen, welche durch
Maschinensteuerungssysteme vorzugsweise durch speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) angesteuert und kontrolliert werden, bekannt. Darüber hinaus ist eine Ansteuerung und Abfrage von Prozessdaten über an die Spritzgiessmaschine angeschlossene, fest verlegte
Datennetzwerke oder das Internet (EP 0 917 034 Al) und daran wiederum angeschlossene externe Datenverarbeitungseinrichtungen bekannt. Diese Lösungen erlauben zwar, die
Steuerung und Überwachung von Spritzgiessmaschinen von entfernten Punkten aus, sie sind jedoch an die feste Installation von zusätzlichen Datennetzwerken gebunden, was einerseits einen erheblichen Installationsaufwand bedeutet und andererseits nur wenig Flexibilität bei
Veränderungen z. B. in der Maschinenaufstellung bietet.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Spritzgiessmaschinenanordnung und ein Verfahren zum Betrieb dieser Spritzgiessmaschinenanordnung zu schaffen, bei der die obengenannten
Nachteile beseitigt sind.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Spritzgiessmaschinenanordnung mindestens eine Stromnetzübertragungseinheit zur-vorzugsweise bidirektionalen und/oder echtzeitfähigen-Datenübertragung über mindestens ein elektrisches Stromnetz aufweist.
Diese erfindungsgemässe Datenübertragung zu und/von einer Spritzgiessmaschinenanordnung über ein Stromnetz (zB das 230 Volt Spannungsnetz) ermöglicht es, mit entsprechenden externen mobilen und/oder stationären Datenverarbeitungseinrichtungen wie zB einem Personalcomputer (PC) oder einem Laptop mit angeschlossener Netzstromversorgung von beliebigen Orten aus Daten von der Spritzgiessmaschinenanordnung abzufragen bzw. Daten oder Steuerbefehle auf die Spritzgiessmaschinenanordnung zu übertragen. Insgesamt bieten die erfindungsgemässen Ausführungsformen eine sehr flexible Grundlage, Spritzgiessmaschinen von nahezu
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beliebigen Orten aus zu warten, zu kontrollieren und zu steuern, wenn an diesen Orten eine entsprechende Stromnetzanbindung vorhanden ist.
Bei der erfindungsgemässen Datenübertragung bietet sich zunächst das
Standardwechselstromnetz als eine erste Variante an. Daher sieht eine günstige Variante vor, dass das elektrische Stromnetz ein Niederspannungsnetz mit einer
Versorgungsspannung kleiner 1000 Volt mit einer Frequenz zwischen 50 Hz (Hertz) und 60
Hz, vorzugsweise ein 230 Volt Wechselstromnetz mit 50 Hz Wechselstromfrequenz, ist.
Alternativ hierzu können jedoch auch alle anderen Stromnetze - vorzugsweise
Wechselstromnetze, wie z. B. ein Starkstromnetz oder ein Drehstromnetz mit entsprechenden Übertragungseinrichtungen erfindungsgemäss genutzt werden. So ist es besonders günstig, bei Spritzgiessmaschinen, die nach dem Stand der Technik vorhandenen Drehstrom- bzw. Starkstromanschlüsse zu nutzen. Die Nutzung von normalen 230 Volt
Wechselstromnetzen hat wiederum den Vorteil, dass diese Stromnetze nahezu an beliebigen externen Stellen vorhanden und zugänglich sind und damit eine erfindungsgemässe
Datenübertragung von und zu Spritzgiessmaschinenanordnungen von nahezu beliebigen Orten möglich ist.
Besonders günstige Varianten sehen darüber hinaus vor, dass die Stromnetzübertragungseinheit mindestens einen mit dem Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschinenanordnung, vorzugsweise über ein LAN (local area network) Netzwerk, verbundenen Adapter zum Anschluss an das elektrische Stromnetz aufweist. Hierbei ist grundsätzlich die Anbindung der Datenübertragung über ein Stromnetz an jede beliebige andere Form von Datennetzen über entsprechende Adapter möglich. So kann auch eine Anbindung an das Internet oder an Mobilfunknetze über entsprechende Adapter bzw.
Umsetzer realisiert werden.
Eine besonders günstige Anordnung des Adapters der Stromnetzübertragungseinheit bei Spritzgiessmaschinenanordnungen mit einer Stromhauptanschlussleitung und einem Hauptschalter ergibt sich, indem der Adapter in der Stromhauptanschlussleitung vorzugsweise zwischen dem Hauptschalter und den elektrischen Komponenten der Spritzgiessmaschine angeordnet ist.
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Zum Betrieb einer solchen Spritzgiessmaschinenanordnung sieht ein günstiges Verfahren vor, dass das vorzugsweise interne Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschine
Daten - vorzugsweise bidirektional und/oder in Echtzeit - über die
Stromnetzübertragungseinheit und das elektrische Stromnetz versendet und empfängt.
Bei diesem Verfahren ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten der Datenübertragung von und zu bzw. Abfrage und Ansteuerung von Spritzgiessmaschinen. So ist z. B. vorgesehen, dass das vorzugsweise interne Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschine über die
Stromnetzübertragungseinheit mit mindestens einer externen zeitweise mobilen und/oder stationären Datenverarbeitungseinrichtung und/oder mit mindestens einem Drucker und/oder mit mindestens einer Mobilfunkübertragungseinheit und/oder mit mindestens einem anderen Datennetzwerk - vorzugsweise dem Internet, und/oder einem LAN-Netzwerk-vorzugsweise bidirektional und/oder in Echtzeit-Daten austauscht.
Darüber hinaus ist es günstig, dass das vorzugsweise interne Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschine über die Stromnetzübertragungseinheit Informationen zum
Produktionsprozess - vorzugsweise Fehlermeldungen - vorzugsweise als SMS und/oder e- mail - automatisch - vorzugsweise bidirektional und/oder in Echtzeit-versendet. Andere Varianten sehen vor, dass Prozessdaten von dem vorzugsweise internen Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschine durch mindestens eine externe, zeitweise mobile und/oder stationäre Datenverarbeitungseinrichtung über das elektrische Stromnetz - vorzugsweise bidirektional und/oder in Echtzeit - abgefragt werden. Diese Variante ermöglicht es z.
B dass aktuelle Prozessdaten von einer Spritzgiessmaschinenanordnung abgefragt werden und diese Daten in einer externen vorzugsweise eine grössere Rechenleistung aufweisenden Datenverarbeitungseinrichtung analysiert und/oder zur Prozessmodellierung verwendet werden. Hierbei können anschliessend entsprechende, sich aus der Analyse und/oder der Prozessmodellierung ergebende Steuerbefehle wiederum über das Stromnetz zur Spritzgiessmaschinenanordnung zurückübertragen werden. Daher sehen günstige Varianten vor, dass das vorzugsweise interne Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschine über das elektrische Stromnetz von mindestens einer externen, mobilen und/oder stationären Datenverarbeitungseinrichtung - vorzugsweise in Echtzeit und/oder bidirektional - angesteuert wird.
Im Sinne einer regelmässigen Aktualisierung der auf einem Maschinensteuerungssystem mindestens einer Spritzgiessmaschine installierten Software ist es besonders günstig, dass
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Software - vorzugsweise mindestens ein Steuerprogramm - über das elektrische Stromnetz zwischen dem vorzugsweise internen Maschinensteuerungssystem der Spritzgiessmaschine und mindestens einer externen Datenverarbeitungseinrichtung ausgetauscht wird, wobei- vorzugsweise eine Versionsüberprüfung der auf den miteinander kommunizierenden
Einrichtungen vorhandenen Programme durchgeführt wird.
Zur Wahrung der Datensicherheit sehen günstige Varianten darüber hinaus vor, dass die Spritzgiessmaschinenanordnung - vorzugsweise automatisch - eine Berechtigungsprüfung durchführt, bevor-vorzugsweise bidirektional und/oder in Echtzeit-Daten und/oder
Steuerbefehle mit mindestens einer-vorzugsweise mobilen-externen
Datenverarbeitungseinrichtung über das elektrische Stromnetz ausgetauscht und/oder Daten von der Spritzgiessmaschinenanordnung abgefragt werden.
Darüber hinaus ist ebenfalls in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die
Spritzgiessmaschinenanordnung über die-vorzugsweise bidirektionale und/oder echtzeitfähige-Stromnetzübertragungseinrichtung gewartet wird. Hierdurch kann zum einen eine sehr flexible und regelmässige Wartung der Spritzgiessmaschinenanordnung sichergestellt werden. Andererseits wird hierdurch eine erhebliche Reduzierung der für Wartungsarbeiten anfallenden Kosten erreicht, da viele Wartungsschritte hierdurch online durchgeführt werden können, sodass die Notwendigkeit des Vororteinsatzes von Wartungspersonal in vielen Fällen entfallen kann.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Anbindung einer Spritzgiessmaschinenanordnung an ein Datennetz unter Nutzung der Versorgungsleitung für die elektrische Energie.
Fig. 1 zeigt die Anbindung einer Spritzgiessmaschinenanordnung 1 an ein Datennetz 11 unter Nutzung der Versorgungsleitung 9 für die elektrische Energie. Dabei werden von geeigneten Stromnetzübertragungseinheiten 6,10 (Adapter) auf die elektrische Spannung der Energieversorgung höherfrequente Signale aufmoduliert mit deren Hilfe Daten übertragen werden können. Diese Adapter 6,10 sind auch in der Lage die solcherart aufmodulierten Signale auszufiltern und die Datenströme auf herkömmliche Netzwerktechnologien (z. B.
Ethernetz oder Token Ring etc.) 5, 11 umzusetzen.
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Die in Fig. 1 gezeigte Spritzgiessmaschinenanordnung 1 weist ein Maschinenteil 2 und einen Steuer- und Versorgungsblock 3 einer Spritzgiessmaschine auf. Innerhalb des Steuer- und
Versorgungsblocks 3 der Spritzgiessmaschine sind eine Maschinensteuerung 4, ein
Hauptschalter 8 sowie verschiedene elektrische Komponenten 7 schematisch dargestellt.
Die internen Verbindungen zwischen der Maschinensteuerung 4 und den elektrischen
Komponenten 7 sowie andere hier nicht dargestellte Komponenten entsprechen dem Stand der Technik und werden deshalb nicht näher ausgeführt. Erfindungsgemäss ist nun zwischen dem Hauptschalter 8 und den elektrischen Komponenten 7 eine
Stromnetzübertragungseinheit (Adapter) 6 in das Stromnetz 9 eingebaut. Dieser in der
Spritzgiessmaschinenanordnung 1 montierte Adapter 6 ist direkt mit der
Hauptanschlussleitung 9 verschaltet. Darüber hinaus besitzt der Adapter 6 einen Anschluss für ein Datennetzwerk 5 herkömmlicher Technologie z. B. Ethernet, über welchen er mit dem
Netzwerkanschluss des Maschinensteuerungssystem 4 verbunden ist. Es besteht also zwischen dem Adapter 6 und dem Maschinensteuerungssystem ein lokales Netzwerk (LAN)
5 mit wenigstens zwei Teilnehmern.
Alternativ zu der hier dargestellten Variante kann der
Adapter 6 auch direkt in die Maschinensteuerung 4 integriert sein.
Ebenfalls an die Stromleitung 9 angeschlossen ist die Elektroversorgungsanlage 12 des
Unternehmens. Innerhalb der Elektroversorgungsanlage 12 ist wiederum ein Adapter 10 zur Übertragung von Daten über ein Stromnetz an das Stromnetz 9 angeschlossen. Adapter 10 weist darüber hinaus noch einen Anschluss für ein lokales Netzwerk (LAN) 5 für den Anschluss an das gesamte lokale Netzwerk 11 des Unternehmens auf. Durch diese in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist nun über das Stromnetz eine Datenübertragung zwischen der Maschinensteuerung 4 und beliebigen Anschlüssen des lokalen Datennetzwerks 11 des Unternehmens möglich. So ist vorgesehen, dass ein oder mehrere zusätzliche Adapter 6, 10 innerhalb des firmeninternen Stromversorgungsnetzes 9 montiert sind.
Alle diese Adapter dienen dazu, die Verbindung zu weiteren Netzwerksteilnehmern bzw. zu einem bestehenden lokalen Datennetzwerk 11 herzustellen. Der Adapter 10 kann analog zu Adapter 6 auch direkt in eine Datenverarbeitungseinrichtung (hier nicht dargestellt) des lokalen Datennetzwerks 11 des Unternehmens eingebunden sein. Dies empfiehlt sich vor allem, wenn das zur Datenübertragung genutzte Stromnetz ein normales 230 Volt Wechselstromnetz ist. Wird ein Starkstrom- oder Drehstromnetz zur Datenübertragung genutzt so empfiehlt sich hingegen die in Fig. 1 dargestellte Verwendung von separaten Adaptern 6 bzw. 10, welche aus Sicherheitsgründen nicht direkt sondern über Lokalnetzwerke (LAN) 5 mit den jeweiligen Maschinensteuerungen oder
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Datenverarbeitungseinrichtungen verbunden sind.
Neben der so realisierten unternehmensinternen Datenkommunikation über Stromnetze 9 ist durch die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung auch eine Datenkommunikation zwischen einer
Maschinensteuerung 4, einer Spritzgiessmaschinenanordnung 1 und einer beliebigen an einem beliebigen Ort angeordneten Datenverarbeitungseinrichtung möglich. So können mit
Unterstützung des jeweiligen Elektroversorgungsunternehmens (Betreiber des öffentlichen
Stromnetzes) auch Adapter ausserhalb der firmeninternen Elektroversorgungsleitung 9 angebracht werden, sodass eine Datenanbindung mindestens einer
Spritzgiessmaschinenanordnung 1 an Datenverarbeitungseinrichtungen ausserhalb des
Unternehmens unter Nutzung des öffentlichen Stromversorgungsnetzes (hier nicht dargestellt) möglich ist.
Alternativ kann die Datenkommunikation mit externen
Datenverarbeitungseinrichtungen auch über eine Mobilfunkanbindung 14 oder eine
Internetanbindung 13 realisiert werden. Hierbei können alle heute bekannten Arten und
Formen der Datenübertragung wie z. B. SMS, E-Mail, WWW (world wide web) usw. zur
Datenübertragung genutzt werden.
Besonders bevorzugte Anwendungsgebiete der erfindungsgemässen Datenübertragung sind : - Das Laden von Programmen, wobei aufgrund der bidirektionalen Natur der
Kommunikation eine automatische Versionserfassung der Software an der Steuerung durch die programmversendende Stelle erfolgt, sodass sichergestellt ist, dass Updates nur erfolgen wenn dies notwendig ist.
- Interaktive Dienstleistung die auf der Echtzeitfähigkeit der an der Datenverbindung beteiligten Komponenten beruhen, z. B. Prozessoptimierungen. Daten werden Schuss für
Schuss direkt von der Maschine 2,3 abgefragt und an einen zentralen, vorzugsweise externen, Rechner übertragen. Dort werden komplexe Rechnungen ausgeführt, die die steuerungslokalen Rechnerkapazitäten überfordern würden und deren Ergebnis bzw. daraus resultierende Steuerbefehle werden anschliessend vorzugsweise in Echtzeit wieder an die Steuerung rückübertragen.
- Eine Simulation von komplexeren Abläufen könnte auch als Dienstleistung - auf einem zentralen Rechner-angeboten werden, wobei diese Simulation mit in Echtzeit erfassten
Daten rechnen kann.
Zur Fernwartung bzw. Fernübertragung ist es allgemein günstig, dass ein Up- und
Download von Analysedaten und Prozessüberwachungsdaten basierend auf
Echtzeitdatenverarbeitung erfindungsgemäss ermöglicht wird.
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Die Anwendbarkeit der erfindungsgemässen Datenübertragung von und/oder zu Spritzgiessmaschinenanordnungen 1 beschränkt sich nicht auf das einfache in Fig. 1 dargestellte Beispiel mit nur einer Spritzgiessmaschine 2, 3. So kann z. B. die Spritzgiessmaschinenanordnung 1 mehrere Spritzgiessmaschinen 2, 3 mit einem oder mehreren Adaptern 6 sowie auch andere Kombinationen aufweisen.