DE10022000A1 - Automatisierungssystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein Automatisierungssystem mit einer Automatisierungseinrichtung (1, 5) und mehreren Aktoren (3.1 bis 3.n, 9.1 bis 9.n, 12.1 bis 12.a) vorgeschlagen, wobei eine Übertragung von Parametern für Zusatzfunktionen, insbesondere Zeitfunktionen, die in den Aktoren (3.1 bis 3.n, 9.1 bis 9.n, 12.1 bis 12.a) realisiert sind, die Zeitfunktionen zur Ein- und Ausschaltverzögerung eines Aktors und/oder Zeitfunktionen zur Erzeugung einer bestimmten Frequenz und/oder automatische Erzeugung eines vorgegebenen Einschalt/Ausschalt-Zeitprofils, vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Automatisierungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung kann beispielsweise bei pneumatischen, mikromechanischen, piezoelek­ trischen, elektrochemischen, magnetostriktiven, elektrostriktiven, elektrostatischen oder elektromagnetischen Aktoren verwendet werden, wie sie in Aktoren-Systemen oder Maschinen, beispielsweise bei Steuer/Regelsystemen, in Fernsteuersystemen, in der Robotertechnik, bei Herstellungsautomaten bzw. Fertigungsautomaten, als Anzeigee­ lemente und in Schutz- und Sicherheitssystemen zum Einsatz gelangen.

Aus der WO 98/017797 ist ein Prozeßautomatisierungssystem bekannt, bei dem Ter­ minals in einer Bedien- und Beobachtungsebene und Automatisierungseinrichtungen in einer prozeßnahen Automatisierungsebene über Sende/Empfangseinrichtungen und ein Datenübertragungsmedium (Funkverbindung, Telekommunikationsnetz) mit einem Leitrechner kommunizieren. Dieser Leitrechner kann als Superrechner in einem Re­ chenzentrum stehen und weitere Prozeßautomatisierungssysteme steuern.

Aus der WO 99/66473 ist ein Automatisierungssystem mit einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung einer Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere einer Fertigungsvorrich­ tung bekannt, wobei mindestens ein Sensor zur Übertragung von Sensordaten von der Verarbeitungsvorrichtung an die Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist. Zur Verringe­ rung des Aufwands bei der Installation von Sensoren wird vorgeschlagen, daß die Sen­ soren eine Funksendevorrichtung und eine Funkempfangsvorrichtung aufweisen, die zur drahtlosen Übertragung der Sensordaten an die mit der Steuerungsvorrichtung ver­ bundene Empfangsvorrichtung vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Automatisierungssystem mit vereinfach­ tem Aufbau und vereinfachter Betriebsweise anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs­ gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Zusatz­ funktionen - insbesondere Zeitfunktionen-, die in den Aktoren realisiert sind, wie Zeit­ funktionen zur Ein- und Ausschaltverzögerung eines Aktors und/oder Zeitfunktionen zur Erzeugung einer vorgegebenen Frequenz (Einschalten/Ausschalten) und/oder automa­ tische Erzeugung eines bestimmten Einschalt/Ausschalt-Zeitprofils, nicht mehr von der Automatisierungseinrichtung selbst zur Verfügung gestellt werden müssen. Hierdurch entfallen beispielsweise Zeitrelais in der Automatisierungseinrichtung, d. h. die Auto­ matisierungseinrichtung ist insgesamt einfacher und preiswerter aufgebaut und es er­ gibt sich eine wesentlich vereinfachte Betriebsweise des Automatisierungssystems. Durch die unmittelbare Zuordnung von Zusatzfunktionen zu den einzelnen Aktoren wird die Projektierung und Realisierung eines Automatisierungssystems vereinfacht.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich­ net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Automatisierungsebene mit Automatisierungseinrichtung und mehreren Aktoren,

Fig. 2 ein Automatisierungssystem mit Automatisierungseinrichtung, Aktoren, Sen­ soren, Bedienstation und Diagnosegerät.

In Fig. 1 ist eine Automatisierungsebene mit Automatisierungseinrichtung und Aktoren dargestellt, d. h. es ist eine Automatisierungseinrichtung 1 - beispielsweise eine spei­ cherprogrammierbare Steuerung - einer prozeßnahen Automatisierungsebene gezeigt. Diese Automatisierungseinrichtung 1 kommuniziert mit mehreren Aktoren 3.1, 3.2 . . . . 3.n (n = beliebige ganze Zahl), wobei diese Aktoren einer komplexen Maschine (Verarbei­ tungsvorrichtung, insbesondere Fertigungsvorrichtung) oder Anlage zugeordnet sind.

Die Kommunikation zwischen Automatisierungseinrichtung 1 und den Aktoren 3.1 bis 3.n erfolgt über 2-Weg Funkverbindungen. Jeder Aktor ist hierzu mit einer Sen­ de/Empfangseinrichtung 4.1 . . . . 4.n ausgestattet, die Funksignale hinsichtlich der Befehle der Automatisierungseinrichtung 1 an die Aktoren zur Ausführung bestimmter Handlun­ gen empfängt und Funksignale hinsichtlich aktueller Aktor-Informationen, wie die Rückmeldung "gewünschte Handlung erfolgreich/nicht erfolgreich ausgeführt" oder all­ gemein die Rückmeldung über die aktuelle Aktorstellung abgibt. Die Funksignale zu allen Aktoren bzw. von allen Aktoren werden von einer zentralen Sende/Empfangs­ einrichtung 2 der Automatisierungseinrichtung 1 abgegeben bzw. empfangen.

Darüber hinaus erfolgt durch die Automatisierungseinrichtung 1 eine (im Beispiel nach Fig. 1) drahtlose Vorgabe von Parametern für die einzelnen Aktoren 3.1 bis 3.n und insbesondere auch eine (im Beispiel nach Fig. 1) drahtlose Vorgabe von Parametern für Zusatzfunktionen, die in den Aktoren selbst realisiert werden.

In Automatisierungssystemen werden vielfach Zeitfunktionen verwendet, um beispiels­ weise das Einschalten oder das Ausschalten eines Aktors zu verzögern, automatisch eine bestimmte Frequenz am Aktor zu erzeugen (Einschalten/Ausschalten), automa­ tisch ein bestimmtes Einschalt/Ausschalt-Zeitprofil zu erzeugen und ähnliches. Diese bei üblichen Automatisierungsebenen in die Automatisierungseinrichtung 1 meist durch Zeitrelais implementierten Funktionen sind bei der vorgeschlagenen Automatisie­ rungsebene vorteilhaft in die einzelnen Aktoren 3.1 bis 3.n ausgelagert.

Nachfolgend werden weitere Beispiele für derartige Zusatzfunktionen angegeben:
Ein Aktor, welcher Bewegungen durchführt, kann automatisch Rampen zur Beschleuni­ gung und Bremsung steuern. Die dem Aktor zuzuführenden Parameter für Zusatzfunk­ tionen sind in einem solchen Fall die Zeitspanne bis zum Erreichen der Soll- Geschwindigkeit, die Zeitspanne bis zum Erreichen des Stillstandes oder auch die spe­ ziellen Rampenformen für den Beschleunigungs- und Bremsvorgang.

Ein Aktor, welcher Bewegungen durchführt, kann die Einhaltung von vorgegebenen Grenzwerten der Bewegung überwachen. Als Grenzwerte der Bewegung können die maximale Auslenkung in jeder Bewegungsrichtung, die maximale Beschleunigung oder die maximale Last, beispielsweise das maximale Drehmoment definiert werden. Die dem Aktor zuzuführenden Parameter für Zusatzfunktionen sind in einem solchen Fall die zu überwachenden Grenzwerte.

Ein Aktor kann direkt mit einem Sensor oder mit mehreren Sensoren verbunden wer­ den. Auf diese Weise ist es möglich, daß der Aktor Endlagen einer Bewegung selb­ ständig überwacht und auf diese Weise die Bewegung autonom steuert. Ein derartiger Anwendungsfall ist bei Pneumatikventilen gegeben, die in der Regel zwei Sensoren zur Endlagenerkennung mechanisch integriert haben. Die dem Aktor zuzuführenden Para­ meter für Zusatzfunktionen sind in einem solchen Fall die Endlagen.

Die elektrische Energieversorgung der Aktoren 3.1 . . . . 3.n kann in sehr unterschiedlicher Weise realisiert sein, beispielsweise über Verbindungsleitungen zu einer elektrischen Stromversorgung oder über Batterien oder über Preßluft- oder Hydraulikleitungen. Zur Stromversorgung kann auch unter Einsatz wenigstens einer Primärspule ein magneti­ sches Feld erzeugt werden, wobei die einzelnen Aktoren 3.1 bis 3.n Sekundärwicklun­ gen aufweisen, welche die übertragene magnetische Energie in elektrische Energie umwandeln. Eine weitere alternative Möglichkeit ist es, die Aktoren 3.1 bis 3.n mit Thermoelementen zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie auszurü­ sten. Des weiteren ist es möglich, in die Aktoren eine die Beschleunigung von sich be­ wegenden Maschinenkomponenten erfassende und in elektrische Energie umwandeln­ de Einrichtung zu integrieren. Eine weitere Alternative ist die Integration von Mikro- Brennstoffzellen in die Aktoren, welche getankten Kraftstoff in elektrische Energie um­ wandeln.

In Fig. 2 ist ein Automatisierungssystem mit Automatisierungseinrichtung, Aktoren, Sensoren, Bedienstation und Diagnosegerät dargestellt. Die Automatisierungseinrich­ tung 5 weist eine Sende/Empfangseinrichtung 6 zur 2-Weg-Kommunikation mit drahtlo­ sen Sensoren 7.1 . . . . 7.m (m = beliebige ganze Zahl) und drahtlosen Aktoren 9.1 . . . . 9.n auf, wobei die drahtlosen Sensoren 7.1 . . . . 7.m mit Sende/Empfangseinrichtungen 8.1 . . . 8.m und die drahtlosen Aktoren 9.1 . . . . 9.n mit Sende/Empfangseinrichtungen 10.1 . . . 10.n versehen sind. Weitere konventionelle Sensoren 11.1 . . . 11.s (s = beliebige ganze Zahl) sowie weitere konventionelle Aktoren 12.1 . . . . 12.a (a = beliebige ganze Zahl) sind über Drahtverbindungen an die Automatisierungseinrichtung 5 angeschlos­ sen. Eine Bedienstation 13 kommuniziert vorzugsweise über Funk und mittels einer Sende/Empfangseinrichtung 14 mit der Automatisierungseinrichtung 5. Ferner ist ein Diagnosegerät 15 vorgesehen, das mit einer Sende/Empfangseinrichtung 16 versehen ist, wodurch ebenfalls vorteilhaft eine Kommunikation über Funk mit der Automatisie­ rungseinrichtung 5 realisiert wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erfolgt bei den konventionellen Aktoren 12.1 . . . 12.a die Übertragung von Parametern für Zusatzfunktionen über die Drahtverbin­ dungen.

Claims (6)

1. Automatisierungssystem mit einer Automatisierungseinrichtung (1, 5) und mehreren Aktoren (3.1 bis 3.n, 9.1 bis 9.n, 12.1 bis 12.a), gekennzeichnet durch eine Übertragung von Parametern für Zusatzfunktionen, insbesondere Zeitfunktionen, die in den Aktoren (3.1 bis 3.n, 9.1 bis 9.n, 12.1 bis 12.a) realisiert sind, wie Zeitfunktionen zur Ein- und Ausschaltverzögerung eines Aktors und/oder Zeitfunktionen zur Erzeu­ gung einer bestimmten Frequenz und/oder automatische Erzeugung eines vorgegebe­ nen Einschalt/Ausschalt-Zeitprofils.

2. Automatisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 2-Weg-Funkverbindung zwischen der Automatisierungseinrichtung (1, 5) und ein­ zelnen Aktoren (3.1 bis 3.n, 9.1 bis 9.n) mit Sende/Empfangseinrichtung (4.1 bis 4.n, 10.1 bis 10.n) realisiert ist, wobei eine Funkübertragung von Parametern für Zusatz­ funktionen erfolgt.

3. Automatisierungssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich Sensoren (7.1 bis 7.m) mit Sende/Empfangseinrichtung (8.1 bis 8.m) vorgesehen sind und drahtlos mit der Automatisierungseinrichtung (5) kommu­ nizieren.

4. Automatisierungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich Sensoren (11.1 bis 11.a) mit Drahtanschluß an die Automatisierungseinrichtung (5) angeschlossen sind.

5. Automatisierungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Bedienstation (13) mit Sende/Empfangseinrichtung (14) vorzugsweise drahtlos mit der Automatisierungseinrichtung (5) kommuniziert.

6. Automatisierungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Diagnosegerät (15) mit Sende/Empfangseinrichtung (16) vorzugsweise drahtlos mit der Automatisierungseinrichtung (5) kommuniziert.