DE10032866A1 - System, insbesondere Automatisierungssystem, mit software-implementierter Steuerung und Basisstation hierzu - Google Patents

Abstract

Es wird ein System, insbesondere ein Automatisierungssystem, mit einer Vielzahl von Sensoren und/oder Aktoren (5.1...5.n) sowie mit einem Rechner (1) vorgeschlagen, der eine speicherprogrammierbare Steuerung als Softwareimplementierung aufweist und mit einem Monitor (2) und einer Bedienstation (3) verbunden ist. Es ist eine Basisstation (4) als Steckkarte im Rechner (1) vorgesehen, welche zumindest einen Funkempfänger (12) zum Empfang von Sensordaten und/oder einen Funksender (8) zur drahtlosen Übermittlung von Steuerbefehlen und/oder Parametersätzen aufweist, wobei die Sensoren und/oder Aktoren (5.1...5.n) jeweils mit Funksendern (6.1...6.n) und/oder Funkempfängern (7.1...7.n) zur drahtlosen Übermittlung und/oder zum drahtlosen Empfang dieser Funksignale versehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System, insbesondere ein Automatisierungssystem, mit software-implementierter Steuerung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 sowie auf eine Basisstation hierzu.

Die Erfindung kann insbesondere zur drahtlosen Informationsübertragung mittels Hochfrequenzsignalen (Funksignalen) bei einem Industrieroboter, einem Herstellungs­ automaten oder Fertigungsautomaten verwendet werden, welcher eine Vielzahl von Näherungssensoren/Näherungsschaltern und Aktoren aufweist. Dabei kann es sich um induktive, kapazitive oder photoelektrische Näherungssensoren oder um auf dem Ultra­ schalleffekt oder auf dem Halleffekt beruhende Näherungssensoren handeln. Die Erfin­ dung ermöglicht eine drahtlose Informationsübertragung zwischen einer Basisstation mit Prozeßrechner und einer Vielzahl von Teilnehmern, vorzugsweise Näherungssen­ soren/Näherungsschaltern und Aktoren.

Als Teilnehmer können beispielsweise auch Temperaturmeßsensoren, Druckmeßsen­ soren, Strommeßsensoren oder Spannungsmeßsensoren, mikromechanische, piezo­ elektrische, elektrochemische, magnetostriktive, elektrostriktive, elektrostatische oder elektromagnetische Aktoren oder Anzeigeelemente verwendet werden.

Als Teilnehmer können beispielsweise mikromechanische, piezoelektrische, elektro­ chemische, magnetostriktive, elektrostriktive, elektrostatische oder elektromagnetische Aktoren verwendet werden, wie sie in Aktoren-Systemen oder Maschinen, beispiels­ weise bei Steuer/Regelsystemen, in Fernsteuersystemen, in der Robotertechnik, bei Herstellungsautomaten bzw. Fertigungsautomaten, als Anzeigeelemente und in Schutz- und Sicherheitssystemen (beispielsweise bei Freiluft- oder Innenraum- Schaltanlagen) zum Einsatz gelangen.

Außer bei Industrierobotern, Herstellungsautomaten und Fertigungsautomaten kann die Erfindung auch bei Steuer/Regelsystemen, Fernsteuersystemen, Schutz- und Sicher­ heitssystemen (beispielsweise bei Freiluft- oder Innenraum-Schaltanlagen), Alarmsy­ stemen, Zustandsüberwachungs-Systemen, in der Robotertechnik oder ganz allgemein bei Maschinen/Maschinensystemen 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 dis 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 System, insbesondere ein Automatisie­ rungssystem, mit software-implementierter Steuerung der eingangs genannten Art mit vereinfachtem Aufbau anzugeben.

Des weiteren soll eines Basisstation hierzu angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Systems in Verbindung mit den Merkmalen der Oberbegriffe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Aufgabe wird bezüglich der Basisstation durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich mit­ tels des vorgeschlagenen Systems, insbesondere Automatisierungssystems, mit soft­ ware-implementierter Steuerung die Visualisierung, die speicherprogrammierbare Steuerung und die drahtlose Kommunikation mit Sensoren und/oder Aktoren in einer Einheit unterbringen lassen, was die Projektierung des Systems, die Herstellung und die Montage vereinfacht und hierdurch letztlich Kostenvorteile hat.

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 ein System, insbesondere ein Automatisierungssystem, mit software­ implementierter Steuerung,

Fig. 2 den Aufbau einer Basisstation.

In Fig. 1 ist ein System, insbesondere ein Automatisierungssystem, mit software­ implementierter Steuerung dargestellt. Es ist ein Rechner (insbesondere Personal Computer) 1 zu erkennen, der eine speicherprogrammierbare Steuerung als Soft­ wareimplementierung aufweist (sogenannte "Soft-SPS"). Ein an den Rechner 1 ange­ schlossener Monitor 2 dient zur Visualisierung des Prozeßablaufes bzw. Prozeßzu­ standes. Eine Bedieneinheit 3 dient zur Bedienung des Rechners und zur direkten Kommunikation mit dem Rechner 1. Unmittelbar in den Rechner 1 ist eine Basisstation 4 als Steckkarte integriert. Diese Basisstation 4 weist einen Funksender und/oder einen Funkempfänger oder eine kombinierte Sende/Empfangseinrichtung auf, welche Funksignale abgibt und empfängt. Es erfolgt eine drahtlose Kommunikation zwischen der Steuerung bzw. Basisstation 4 und einer Vielzahl von Sensoren und/oder Aktoren 5.1, 5.2, 5.3 . . . 5.n (n = beliebige ganze Zahl), wobei diese Sensoren und/oder Aktoren einer komplexen Maschine (Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere Fertigungsvor­ richtung) oder Anlage zugeordnet sind.

Die drahtlose Kommunikation zwischen der Steuerung bzw. Basisstation 4 und den einzelnen Sensoren und/oder Aktoren 5.1 bis 5.n erfolgt vorzugsweise über 2-Weg Funkverbindungen. Jeder Sensor und Aktor ist hierzu mit einem Funksender 6.1 . . . 6.n und/oder einem Funkempfänger 7.1 . . . 7.n oder einer kombinierten Sende/Empfangs­ einrichtung ausgestattet, die Funksignale abgibt und empfängt. Beispielsweise geben die Sensoren Sensorsignale, d. h. Funksignale hinsichtlich des aktuellen Zustan­ des/Schaltzustandes ab und empfangen Parametersätze über Funk, wie vorgegebene Sensor-Schaltschwellen bzw. Schalthysteresen und/oder vorgegebene Korrekturfakto­ ren für unterschiedliche zu identifizierende Materialien bei Näherungssensoren. Die Aktoren empfangen Parametersätze und/oder Steuerbefehle der Steuerung zur Ausführung bestimmter Handlungen und geben Rückmefdesignale, d. h. Funksignale hinsichtlich aktueller Aktor-Informationen, wie die Rückmeldung "gewünschte Handlung erfolgreich/nicht erfolgreich ausgeführt" oder allgemein die Rückmeldung über die aktu­ elle Aktorstellung an die Steuerung ab. Die Funksignale zu allen Sensoren und/oder Aktoren 5.1 . . . 5.n bzw. von allen Sensoren und/oder Aktoren werden von der Basisstati­ on 4 als zentraler Sende/Empfangseinrichtung der Automatisierungseinrichtung abge­ geben bzw. empfangen.

In Fig. 2 ist der Aufbau einer Basisstation dargestellt. Die als Steckkarte (Leiterplatte mit elektrischem Steckanschluß) ausgebildete Basisstation 4 weist einen Funksender 8 mit vorgeschaltetem Modulator/Codierer 9 und nachgeschalteter Antenne 10 auf. Der Modulator/Codierer 9 ist mit einer Verarbeitungseinheit 11 verbunden, desgleichen ein Demodulator/Decodierer 13 mit vorgeschaltetem Funkempfänger 12, welcher wiederum an die Antenne 10 angeschlossen ist. Die Verarbeitungseinheit 11 ist an eine Steckan­ schlußleiste 14 angeschlossen, welche im eingesteckten Zustand die Kommunikations­ verbindungen zum Rechner 1 und den Energieversorgungsanschluß herstellt.

In einer einfacheren, nur zur drahtlosen 1-Weg Kommunikation mit Sensoren geeigne­ ten Ausführungsform weist die Basisstation 4 lediglich einen Funkempfänger 10 auf, während jeder Sensor lediglich mit einem Funksender 6.1 . . . 6.n versehen ist. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die erfaßten Sensordaten als drahtlose Sensorsignale an die Basisstation 4 zu übermitteln.

In einer einfacheren, nur zur drahtlosen 1-Weg Kommunikation mit Aktoren geeigneten Ausführungsform weist die Basisstation 4 lediglich einen Funksender 8 auf, während jeder Aktor lediglich mit einem Funkempfänger 7.1 . . . 7.n versehen ist. Bei dieser Aus­ führungsform ist es möglich, die notwendigen Steuerbefehle und Parametersätze drahtlos an die Aktoren zu übermitteln.

Claims (5)

1. System, insbesondere Automatisierungssystem, mit einer Vielzahl von Sensoren (5.1 . . . 5.n) sowie mit einem Rechner (1), der eine speicherprogrammierbare Steuerung als Softwareimplementierung aufweist und mit einem Monitor (2) und einer Bedienstation (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisstation (4) als Steckkarte im Rechner (1) vorgesehen ist, welche zumindest einen Funkempfänger (12) zum Empfang von Sensordaten aufweist, wobei die Sensoren (5.1 . . . 5.n) jeweils mit Funksendern (6.1 . . . 6.n) zur drahtlosen Übermittlung dieser Sensordaten versehen sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation (4) zusätzlich mit einem Funksender (8) zur drahtlosen Übermittlung von Parametersät­ zen an die zusätzlich mit Funkempfängern (7.1 . . . 7.n) ausgerüsteten Sensoren verse­ hen ist.

3. System, insbesondere Automatisierungssystem, mit einer Vielzahl von Aktoren (5.1 . . . 5.n) sowie mit einem Rechner (1), der eine speicherprogrammierbare Steuerung als Softwareimplementierung aufweist und mit einem Monitor (2) und einer Bedienstation (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basisstation (4) als Steckkarte im Rechner (1) vorgesehen ist, welche zumindest einen Funksender (8) zur drahtlosen Übermittlung von Steuerbefehlen und/oder Parametersätzen an die Aktoren aufweist, wobei die Aktoren (5.1 . . . 5.n) jeweils mit Funkempfängern (7.1 . . . 7.n) zum drahtlosen Empfang dieser Steuerbefehle und/oder Parametersätze versehen sind.

4. Automatisierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation (4) zusätzlich mit einem Funkempfänger (12) zum Empfang von Rück­ meldesignalen der zusätzlich mit Funksendern (7.1 . . . 7.n) ausgerüsteten Aktoren verse­ hen ist.

5. Basisstation eines eine Vielzahl von Sensoren und/oder Aktoren (5.1 . . . 5.n) sowie einen Rechner (1) aufweisenden Systems, insbesondere Automatisierungssy­ stems, wobei der Rechner (1) eine speicherprogrammierbare Steuerung als Soft­ wareimplementierung aufweist, mit folgenden, auf einer Leiterplatte aufgebauten Bau­ einheiten:

• - einem Funksender (8) mit vorgeschaltetem Modulator/Codierer (9) und nachgeschalteter Antenne (10) und/oder
• - einem Funkempfänger (12) mit nachgeschaltetem Demodulator/Decodierer und vorgeschalteter Antenne (10),
• - einer Verarbeitungseinheit (11) zum Anschluß von Modulator/Codierer (9) und/oder Demodulator/Decodierer (13) und
• - einer Steckanschlußleiste (14) zum Anschluß innerhalb eines Rechners (1).