CN101661291A - 用于输出自动化部件的维护信息的方法和自动化控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输出自动化装置中的自动化部件(AK1，…，AK6)的维护信息的方法，其中所述自动化装置至少包括所述自动化部件(AK1，…，AK6)、自动化控制器(CPU)和功能上关联所述自动化部件(AK1，…，AK6)的本地操作设备(HMI1、HMI2)。在第一步骤中，在所述自动化控制器(CPU)中形成与所述自动化部件(AK1，…，AK6)有关的状态信息，在第二步骤中，所述状态信息被所述自动化控制器(CPU)用于生成或者改变维护信息，并且在第三步骤中，所述维护信息由所述自动控制器(CPU)传输给所述操作设备(HMI1、HMI2)并且在那里输出。

Description

用于输出自动化部件的维护信息的方法和自动化控制器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于输出自动化部件的维护信息的方法，以及一种根据权利要求11前序部分的用于输出维护信息的自动化控制器。

背景技术

用于自动化生产装置和其它应用的自动化系统具有多个传感器和执行器，其中这些传感器和执行器通常被总称为“自动化部件”。自动化部件与一个或多个中央装置连接，该中央装置经常被称为“自动化控制器”或者也简称为“CPU”。在此，所述连接通常通过所谓的总线系统、也就是通过数据线来实现，多个自动化部件和自动化控制器可以与该数据线相连。在此，自动化控制器通常所具有的任务是控制这些自动化部件。这意味着，自动化控制器从传感器接收测量值和状态信息并处理这些测量值和状态信息，并且作为对策为执行器生成命令(控制信息)并将该命令传输给执行器。此外，自动化控制器还可以从自动化部件接收状态信息并处理该状态信息，其中这些状态信息给出了关于相应自动化部件自身的状态的情况，例如关于干扰、运行状态等的情况。

常见自动化系统的其它组成部件是操作设备，经常也被称为“HMI”(Human-Machine-Interface，人机接口)。该操作设备通常也在所谓的数据总线上运行，其中该操作设备既用于操作自动化控制器，也用于操作所述自动化部件。然而，所述自动化部件通常不能直接被操作，从而在这些情况下(以及在一些装置中原则上)在该操作设备和关联相关自动化部件的自动化控制器之间进行数据交换。在复杂的、多分支的自动化系统中，一般使用多个操作设备并且还经常使用多个自动化控制器，其中自动化部件与操作设备之间的关联在大多数情况下这样进行，使得操作设备的用户与待操作的自动化部件进行视线接触；这首先适用于可用于移动机器或者工件的执行器，并且还适用于其它“安全相关的”使用领域。

在干扰情况下，还可以在操作设备的显示装置上示出相关(受到干扰的)自动化部件的状态信息。该状态信息按理想方式直接从相关自动化部件调用，然而经常也从自动化控制器的系统存储器中调用。因此，经常可以容易地识别受到干扰的自动化部件，因为关联的操作设备如所述的那样通常直接与相应的自动化部件相邻。

在自动化部件自身中或者在关联的自动化控制器中存在的状态信息经常只表述“两种可能性(

)”，即该自动化部件是否能够投入运行或者该自动化部件不能投入运行，然而通常有意地通过合适的维护措施使“干扰情况”根本不能发生。因此，人们试图根据状态信息和根据经验值、例如根据MTBF值(MTBF＝Mean Time Between Failure，平均故障间隔时间)来识别这样的自动化部件，即这些自动化部件虽然目前(仍然)令人满意地工作，但是必须得到及时维护以保证自动化系统无干扰地继续运行。为此目的，通常将涉及这些自动化部件的运行信息和状态信息有规律地传输给也被称为“Diagnose-Station(诊断站)”或者“Maintenance-Station(维护站)”的中央维护部件。这些“维护站”经常是来自与实际自动化系统的制造商不同的制造商的产品，因此也被称为“MES系统”(MES＝Manufacturer Execution System，制造商执行系统)。“MES系统”大多数情况下是中央工作站计算机，在该中央工作站计算机中许多或者所有自动化部件的运行信息和状态信息都被集中采集并且被分别与其它数据(例如已经提到的MTBF值)相关联。由此通过“维护站”生成并输出维护指示，其中该维护指示大多数情况下由服务工作人员读取和记录或者打印，然后得到“处理”。

所述用于产生并处理维护信息的方法所具有的缺点是，服务工作人员必须写下或打印集中给出的信息(维护指示、技术数据)并且随身携带，然而“在现场”在待维护的自动化部件中不能访问“维护站”的全部数据库存。这尤其对于复杂的自动化系统是不利的，因为各个自动化部件的设置通常是不清楚的，从而确定(找出)相关自动化部件的位置就已经很困难了。另一缺点在于，存在于“维护站”中的“信息”通常太复杂，以至于这些“信息”不能被全面地写下或打印出来。

为了克服所述缺点已经公知了不同的方法，例如将“维护站”实施为移动设备(例如实施为膝上型计算机或者PDA等)。然而，这另外还具有缺点，即服务工作人员必须随身携带这种可能灵敏的并且笨重的设备，该设备尤其在“粗糙”的工业环境中还可能导致其它的技术问题。避免所述缺点的另一途径在于，在有分支的自动化装置中运行多个“维护站”，以期望这些“维护站”中的一个在待维护的自动化部件附近。该解决方案自然提高了用于硬件和软件的费用。

发明内容

因此，本发明的任务在于，对发现待维护自动化部件的过程进行简化，并且在该自动化部件的本地环境中能够访问所需要的维护信息。

该任务通过根据权利要求1的本发明的方法和通过根据权利要求11的本发明的自动化控制器来解决。

在此，该任务的解决方案提出了一种用于输出自动化装置中的自动化部件的维护信息的方法，其中所述自动化装置至少包括所述自动化部件、自动化控制器和功能上关联所述自动化部件的本地操作设备。在此，首先由所述自动化控制器形成或由所述自动化控制器采集与所述自动化部件有关的状态信息。然后，所述状态信息被所述自动化控制器用于生成或者改变维护信息，之后，所述维护信息由所述自动控制器传输给所述操作设备并且在操作设备那里输出(显示)。通过该方法可以使用操作设备访问所述维护信息，所述操作设备反正已经在所述自动化部件的本地(大多数情况下在视线范围内)存在，由此服务工作人员可以容易地识别、发现并操作待维护的自动化部件。此外，因此可以在所述操作设备上自动输出针对待维护自动化部件的提示，从而简化对这些自动化部件的发现过程。

该任务另外通过一种用于输出自动化装置中的自动化部件的维护信息的自动化控制器解决，所述自动化装置具有至少一个操作设备，其中所述自动化控制器被设立用于采集至少一个自动化部件的至少一个状态信息，并且其中所述自动化控制器用于生成或改变与所述至少一个自动化部件有关的维护信息，所述自动化控制器此外被设立用于传输所述维护信息给所述至少一个操作设备。通过使用这种自动化控制器可以为操作设备提供维护工作所必需的信息。服务工作人员可以直接在现场与机器视觉接触地在操作设备上进行必要的操作输入。

根据本发明方法的有利扩展方案在从属权利要求2至10中说明；根据本发明的自动化控制器的有利扩展方案在从属权利要求12中说明。在方法的从属权利要求中所说明的特征和优点也可以根据意思应用于根据本发明的自动化控制器，反之亦然。

所述操作设备的软件(固件)必须适用于处理(显示、输出)维护信息。这会在以下情况中有所简化：在由具有多个维护信息的多个自动化部件组成的自动化装置中，这些自动化部件的尽可能所有维护信息都以统一的数据格式存储或处理并且以这种方式制备地传输给操作设备。

因为操作设备只具有有限的用户界面和其它设备特征，所以通常有利的是将维护信息从自动化控制器传输给一个(或多个)诊断站。这样做保留了中央工作站访问维护信息的优点，然而还继续保持维护信息的分散可用性的优点。在使用至少一个“中央”诊断站(“维护站”、“MES系统”)的情况下，可以从这样的诊断站向自动化控制器传输与自动化部件有关的附加维护信息，其中自动化控制器在生成或改变待传输给操作设备的维护信息时会考虑这些附加维护信息。这例如也涉及MTBF值或所谓“阈值”意义下的比较值，达到或超过所述比较值就可能触发维护事件。

许多自动化部件在技术上被比较简单地构造，从而这些自动化部件经常只能向自动化控制器传输有限的“秘密的”状态信息。因此，在所述自动化控制器中保留具有相应自动化部件的电子设备说明的数据记录是有帮助的，其中可以根据该设备说明对关于相关自动化部件的状态信息和其它信息进行处理(翻译)并且由此以统一的数据格式进行存储。在此，特别有利地也可以在制造商之间使用已知数据格式、例如GSDML或EDD格式的设备说明。

有利的是，自动化控制器配备至MES系统(MES＝ManufacturerExecution System，制造商执行系统)的数据接口，其中所述自动化控制器将所述状态信息和所述维护信息转换成特定于相关MES系统的数据格式并传输给所述MES系统。从而可以向在常见MES系统中保留的、用于生成和改变维护信息的算法提供数据。特别有利的是接着进行的反向数据传输，其中借助于MES系统生成的维护信息可以被发送给自动化控制器，在所述自动化控制器那里存储并且最后由操作设备访问。

在许多应用场景中，在同一个自动化控制器上不仅连接或逻辑“注册”多个自动化部件，而且还连接或逻辑“注册”多个操作设备。在这种情况下，如果在自动化控制器中存在尽可能明确的自动化部件与操作设备的关联，则是有帮助的，从而在理想情况下，自动化部件的维护信息传输给离该自动化部件最近的操作设备或可以由离该自动化部件最近的操作设备访问。

附图说明

下面借助于附图阐释根据本发明方法的实施例。同时，这些实施例用于阐释根据本发明的自动化控制器的实施例。

图1示出了由自动化控制器、多个自动化部件、多个操作设备和诊断站组成的装置。

具体实施方式

在图1中示意性地并且扼要地示出了具有数据总线BS(“Bus-System”，总线系统)的自动化装置，在该数据总线BS上连接有分成两个本地区域LZ1、LZ2的自动化部件AK1、…、AK6、操作设备HMI1、HMI2(“Human Machine Interface”，人机接口)；还有自动化控制器CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)以及诊断站DS。出于清楚的原因，在图1中未示出其它所有对于自动化系统或自动化装置的功能来说重要但未在描述本发明的实施例时直接提及的设备、部件和装置。

下面借助于图1说明针对自动化部件AK1的维护信息的生成和输出；在这里，将用于生产设备的温度传感器示例性地看作为自动化部件AK1。在此，出于冗余的原因，该温度传感器在内部被实施为双通道的，其中在第一通道(主通道)发生故障的情况下自动切换到第二通道(辅助通道)，并且附加产生相应的、能够通过数据总线BS读取的状态信息。该状态信息由对为此在温度测量值中保留的位进行置位组成，这些温度测量值由自动化控制器CPU以有规律的时间间隔从自动化部件AK1(温度传感器)中读取。此外，通过该温度传感器(温度感应器)已知，该温度传感器承受了依赖于温度的损耗，其中该温度传感器的制造商建议在温度超过500℃时在10000小时的持续运行时间之后更换该温度传感器；该值在下面被用作MTBF值或阈值以用于判决维护信息的输出。

通过以标准化描述语言(例如GSDML)存在的设备说明(设备信息)，在操纵自动化部件时可获得所有必要的诊断信息。在此，在该设备信息中还以编码形式包含上述信息，例如在温度高于500℃时将10000小时的运行极限作为MTBF值，以及此外还包含关于在温度传感器切换到第二通道情况下同样应该建议更换该组件的指令。

在该自动化部件AK1正在运行的情况下，在该实施例中在自动化控制器CPU中保留两个不同的状态信息，即其中一个状态是关于“辅助通道”的起动，该状态由相关自动化部件AK1自身产生；另一个状态是外部形成的状态，即自动化部件AK1在较高温度下的持续运行时间。该后一种状态信息由自动化控制器CPU自身通过以有规律的时间间隔读取自动化部件AK1的温度测量值产生，其中总是在所读取的温度测量值达到或超过500℃时，关联该温度感应器的运行计时器增加一个相应的时间单位。由此，获得了关于自动化部件AK1到目前为止的运行的统计值。

一旦两个所述状态信息之一满足各自的用于触发维护事件(在此是更换该温度感应器)的条件，自动化控制器CPU就产生相应的维护信息，该维护信息当前存在于建议更换该温度感应器并且说明更换的原因(温度感应器的主通道发生故障或超过运行极限)的提示或提示消息中。该消息被传输给与自动化部件AK1的自动化控制器CPU关联的操作设备HMI1。此外，该维护信息(消息)通过自动化控制器CPU传输给诊断站DS并且在该诊断站DS那里显示。替换一个或多个操作设备HMI1、HMI2与相关自动化控制器CPU之间的固定关联，也可以将操作设备HMI1、HMI2和自动化部件AK1，…，AK6分别与一个本地区域LZ1、LZ2关联作为位置信息，从而在本实施例中的维护信息被输出给操作设备HMI1，该操作设备HMI1所关联的本地区域LZ1与相关自动化部件AK1所关联的本地区域相同。同样的情况也适用于在使用多个诊断站DS的时候。

在上述实施例中分析了两个状态信息，其中这些状态信息之一由自动化部件AK1自身形成，第二状态信息由自动化控制器CPU借助于关于自动化部件AK1到目前为止的运行、即持续运行时间和运行温度的统计数据来计算；然而可替换地还可以考虑状态信息的其它“数据源”，例如以磨损传感器(Verschleiβsensor)形式的“第三”部件等。此外，还可以考虑自动化控制器CPU与诊断站DS或另一MES系统之间的数据交换，其中通过该途径还可以在操作设备HMI1上提供以工作计划、材料列表、核对表、电路图、流程图、备件信息等形式的维护指令。

在有利的扩展方式中大多是这种情况，即以所谓的“推进方法(Push-Verfahren)”将状态信息从自动化部件AK1，…，AK6传输给自动化控制器CPU，此外该“推进方法”还大多用于将维护信息从自动化控制器CPU传输给操作设备HMI1、HMI2。然而，也可以使用“推进方法”从接收部件中有选择地调用所有这些信息。最后，对于状态信息和比较值(MTBF值、阈值等)的所述数据源来说也能够使用组合的方法和源，以便得到优化的维护信息。正是在“预警性”的更换或预防性维护的情况下，发现部件的平均寿命或可能寿命取决于多个因素，例如温度、开关过程、电压、机械负载等。因此，将尽可能多的所述和其它参数用于生成维护信息是有利的。

Claims (12)

1.一种用于输出自动化装置中的自动化部件(AK1，...，AK6)的维护信息的方法，

其中所述自动化装置至少包括所述自动化部件(AK1，...，AK6)、自动化控制器(CPU)和功能上关联所述自动化部件(AK1，...，AK6)的本地操作设备(HMI1、HMI2)，

其特征在于，

-在第一步骤中，在所述自动化控制器(CPU)中形成与所述自动化部件(AK1，...，AK6)有关的状态信息，

-在第二步骤中，所述状态信息被所述自动化控制器(CPU)用于生成或者改变所述维护信息，并且

-在第三步骤中，所述维护信息由所述自动控制器(CPU)传输给所述操作设备(HMI1、HMI2)并且在所述操作设备(HMI1、HMI2)那里输出。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

为所述自动化装置使用具有多个维护信息的多个自动化部件(AK1，...，AK6)，其中

以统一的数据格式处理这些自动化部件(AK1，...，AK6)的维护信息。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

在第一步骤中的状态信息由所述自动化部件(AK1，...，AK6)产生并且传输给所述自动化控制器(CPU)。

4.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述状态信息由所述自动化控制器(CPU)自身借助于关于所述自动化部件(AK1，...，AK6)到目前为止的使用的统计信息来产生。

5.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述状态信息由所述自动化控制器(CPU)借助于由第三部件采集并传输给所述自动化控制器(CPU)的信息形成。

6.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述维护信息从所述自动化控制器(CPU)传输给诊断站(DS)。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

从所述诊断站(DS)向所述自动化控制器(CPU)传输与所述自动化部件有关的附加维护信息，其中所述自动化控制器(CPU)在生成或改变待传输给所述操作设备(HMI1、HMI2)的维护信息时考虑所述附加维护信息。

8.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

在所述自动化控制器(CPU)中存储所述自动化部件的设备说明，其中待传输的维护信息在传输之前由所述自动化控制器(CPU)转换成通过所述设备说明定义的数据格式。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

对所述设备说明使用GSDML数据格式或EDD数据格式。

10.根据前述权利要求之一所述的方法，

其特征在于，

所述自动化控制器(CPU)配备至MES系统的数据接口，其中所述自动化控制器(CPU)将所述维护信息转换为特定于所述MES系统的数据格式并且传输给所述MES系统。

11.一种在具有至少一个自动化部件(AK1，...，AK6)和至少一个操作设备(HMI1、HMI2)的自动化装置中使用的自动化控制器(CPU)，

其特征在于，

所述自动化控制器(CPU)被设立用于采集所述至少一个自动化部件(AK1，...，AK6)的至少一个状态信息，

所述自动化控制器(CPU)被设立用于生成或改变与所述至少一个自动化部件(AK1，...，AK6)有关的维护信息，并且

所述自动化控制器(CPU)被设立用于将所述维护信息传输给所述至少一个操作设备(HMI1、HMI2)。

12.根据权利要求11所述的自动化控制器(CPU)，

其中所述自动化控制器(CPU)设置在具有多个自动化部件(AK1，...，AK6)和多个操作设备(HMI1、HMI2)的自动化装置中，

其中为每个操作设备(HMI1、HMI2)关联所述自动化部件(AK1，...，AK6)的一个子集，

其特征在于，

在所述自动化控制器(CPU)中存储关于所述自动化部件(AK1，...，AK6)与所述操作设备(HMI1、HMI2)关联的关联信息，

其中

所述自动化控制器(CPU)被设立为，使得与各自动化部件(AK1，...，AK6)关联的维护信息分别只被传输给与相关自动化部件(AK1，...，AK6)关联的操作设备(HMI1、HMI2)。

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