DE10144788A1

DE10144788A1 - Verfahren und Vorrichtung zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE10144788A1
Application number: DE10144788A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dirnfeldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-04-30
Also published as: US20030050725A1

Abstract

Zur Aufzeichnung von Prozessdaten werden Prozessdaten in einer laufzeitkritischen zyklischen Zeitebene - z. B. einem Hauptlauftakt - aufgesammelt und in einem Datenzwischenspeicher mit FIFO-Eigenschaften im zyklischen Zeittakt abgelegt, wobei dieser Datenzwischenspeicher in einer laufzeitunkritischen azyklischen Zeitebene - z. B. einem Vorlauftakt - ausgelesen wird und die ausgelesenen Daten aufbereitet und als Datensätze in einem Protokollspeicher abgelegt werden. Zur synchronen Aufzeichnung von Prozessdaten unterschiedlicher Zeitebenen werden, wenn Prozessdaten in einer zyklischen Interpolator-Zeitebene und einer zyklischen Lageregelungs-Zeitebene generiert werden, lageregelungsbezogene Prozessdaten über den Zeitraum eines Interpolationstaktes aufgesammelt und zeitgleich synchron mit den interpolationsbezogenen Prozessdaten zur Aufzeichnung bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen oder Robotern sowie eine dazu korrespondierende Vorrichtung, insbesondere eine numerische Steuerung.
Durch die Erfindung soll eine einheitliche Möglichkeit zur Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen (CNC) geschaffen werden, auf dessen Basis u. a. folgende Applikationen realisiert werden können:

- eine grafische Simulation der Bewegungsabläufe der Maschine synchron zur Bearbeitung.
- eine Oszilloskop-Funktion (grafische Darstellung mehrerer Prozessdaten im zeitlichen Bezug zueinander) zur komfortablen Inbetriebnahme der Maschine.
- eine Überwachung der Prozessdaten zur Erhöhung der Sicherheit für Mensch, Maschine und Werkstück (z. B. Werkzeugbruchüberwachung, um schnell das Werkzeug von dem Werkstück abzuheben zu können).
- eine Übermittlung von Prozessdaten über ein Netzwerk (z. B. Internet) zur Ferndiagnose durch den Maschinen- oder Steuerungshersteller.
- OEM-Applikationen für technologische Problemlösungen z. B. durch einen Maschinenhersteller sollen sich auf einfache Weise einbinden lassen.

Bisher sind nämlich keine Verfahren bekannt geworden, mit denen Daten unterschiedlicher Zeitebenen auf einer CNC ohne Verluste gesammelt und zeitnah externen Komponenten zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden können. Vielmehr wird nach dem bekannten Stand der Technik für jede gewünschte Applikation eine separate Datenaufzeichnung realisiert, die speziell auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten ist, z. B. für eine:

Grafische Simulation

Es wird eine Anzahl von Daten aufgezeichnet, die zum Zeitpunkt einer Software-Entwicklung der CNC zusammengestellt werden. Es werden dabei lediglich Daten der Interpolator- Zeitebene berücksichtigt.

Oszilloskop-Funktion

Es werden die Daten einer Lageregelung (Servo) zunächst lediglich aufgezeichnet. Dafür steht nur der in der Regel beschränkte Speicherplatz der CNC zur Verfügung. Dadurch ist die max. mögliche Aufzeichnungsdauer stark eingeschränkt. Die grafische Aufbereitung erfolgt offline im Anschluss an die Aufzeichnung.

Übermittlung von Prozessdaten

Externe Komponenten (z. B. eine Bedienoberfläche bzw. Human- Machine-Interface HMI) lesen zyklisch die Prozessdaten. Dadurch werden schnelle Änderungsvorgänge u. U. nicht erkannt. Ein solches Verfahren eignet sich lediglich für die Anzeige auf einem Bildschirm (z. B. Istwerte), aber nicht für eine darüber hinaus gehende Weiterverarbeitung.
Durch diese Einzellösungen entstehen hohe Entwicklungs- und Pflegeaufwendungen. Die Realisierung einer neuen Applikation bedingt i. d. R. die Entwicklung eines passenden Aufzeichnungsverfahrens. Soll die Applikation durch OEM (Dritthersteller bzw. Other-Equipment-Manufacturer) oder ein externes Software-Haus als Zusatz realisiert werden, so ist dies bestenfalls nur eingeschränkt möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Konzept zur Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen zu schaffen, das die voranstehenden Anforderungen erfüllen kann und die Nachteile bisheriger Einzellösungen vermeidet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen oder Robotern gelöst, wobei Prozessdaten in einer laufzeitkritischen zyklischen Zeitebene - z. B. einem Hauptlauftakt - aufgesammelt werden und in einem Datenzwischenspeicher mit First-In-First-Out-Eigenschaft im zyklischen Zeittakt abgelegt werden, wobei dieser Datenzwischenspeicher in einer laufzeitunkritischen azyklischen Zeitebene - z. B. einem Vorlauftakt - ausgelesen wird und die ausgelesenen Daten aufbereitet und als Datensätze in einem Protokollspeicher abgelegt werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Protokollspeicher ebenfalls über eine First-In-First-Out-Eigenschaft verfügt.
Es hat sich dabei als besonders günstig herausgestellt, wenn der Datenzwischenspeicher und der Protokollspeicher als Ringpuffer ausgebildet sind.
Zur synchronen Aufzeichnung von Prozessdaten unterschiedlicher Zeitebenen werden, wenn Prozessdaten in einer zyklischen Interpolator-Zeitebene und einer zyklischen Lageregelungs- Zeitebene generiert werden, lageregelungsbezogene Prozessdaten über den Zeitraum eines Interpolationstaktes aufgesammelt und zeitgleich synchron mit den interpolationsbezogenen Prozessdaten zur Aufzeichnung bereitgestellt.
Wenn aus dem Protokollspeicher ausgelesene Datensätze stets gelöscht werden, so ist gewährleistet, dass stets genug Speicherplatz für neue Einträge geschaffen wird.
Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Liste von Daten vorgegeben wird, durch die parametrisiert wird, welche anfallenden Prozessereignisse aufgezeichnet werden sollen.
Indem aus dem Datenzwischenspeicher ausgelesene Daten bei deren Aufbereitung zu Datensätzen mit einer Headerinformation versehen werden, lassen sich weitere vorteilhafte Funktionen erreichen. Wenn die Headerinformation eine fortlaufende Nummerierung aufeinanderfolgender Datensätze umfasst, so lassen sich anhand fehlender Nummern verlorengegangene Pakete identifizieren. Nach einer anderen vorteilhaften Variante wird ein Datensatz mittels der Headerinformation einem Ereignis zugeordnet, das die Aufzeichnung veranlasst hat.
Weiter hat es sich als günstig herausgestellt, wenn beim Start einer Aufzeichnung ein Parameter zur Definition eines bestimmten Prozessereignisses und ein dazugehöriger Schwellwert vorgebbar sind und wobei die Aufzeichnung bei Überschreitung und/oder Unterschreitung des Schwellwertes automatisch beendet wird. Nach einer darauf aufbauenden Weiterbildung wird im Fall einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des Schwellwertes die Aufzeichnung um eine vorgebbare Anzahl von Prozessereignissen verzögert beendet. Damit ist beispielsweise im Fall eines Werkzeugbruchs gewährleistet, dass auch die kritischen Betriebszustände festgehalten werden können.
Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung auch eine Aufzeichnung von Prozessdaten durch ein Teileprogramm, indem die Aufzeichnung mittels eines geeigneten Programmierbefehls angestoßen und/oder beendet wird.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere ein geeignet programmierte numerische Steuerung, die über Softwareabschnitte verfügt, die die einzelnen Verfahrensschritte auf der Steuerung durchführen, wenn diese Softwareabschnitte auf dieser ausgeführt werden.
Analog dazu kann die Erfindung besonders vorteilhaft in Form eines Computerprogrammproduktes realisiert werden, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte gemäß der voranstehend beschriebenen Ausführungen durchgeführt werden, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
Eine vorteilhafte numerische Steuerung zur sicheren und hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten nach der Erfindung weist folgende Merkmale auf

- einen Datenzwischenspeicher mit First-In-First-Out-Eigenschaft zur Aufnahme von in einer laufzeitkritischen zyklischen Zeitebene der numerischen Steuerung aufgesammelten Prozessdaten und
- einen übergeordneten Protokollspeicher zur Aufnahme von in einer laufzeitunkritischen azyklischen Zeitebene der numerischen Steuerung aus dem Datenzwischenspeicher ausgelesenen und als Datensätze aufbereiteten Daten.

Auch hierbei ist es von Vorteil, wenn der Datenzwischenspeicher und der Protokollspeicher als Ringpuffer ausgebildet sind.
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung des Problems ist ein Aufzeichnungsverfahren realisierbar, bei dem folgende Vorteile einzeln oder kombiniert erreicht werden:

- Allgemeine offengelegte Datenschnittstelle auch für die Parametrierung
- Flexible Initiierung der Datenaufzeichnung
- Freizügige Wahl der aufzuzeichnenden Daten (Datum, auslösendes Ereignis, Format)
- Erkennungsmerkmal für verlorengegangene Datensätze
- Triggermöglichkeit um die Aufzeichnungsdauer zu steuern
- Synchronisation von Servo-Daten mit Interpolator- bzw. IPO- Daten (Servo → IPO-Schnittstelle)
- Entkopplung der Aufzeichnung im IPO von der Datenablage
- Protokollfile mit Fifo-Eigenschaft (Datenhaltung → Kommunikations-Schnittstelle)
- Durchgängige Übertragungskette vom Servo bis zur HMI

Die beschriebene Protokollierfunktion gemäß der Erfindung ermöglicht somit eine hochperformante synchrone Aufzeichnung von Daten in der Zeitebene eines Interpolators (Interpolationstakt). Damit lassen sich verschiedene Funktionen auf einer numerischen Steuerung realisieren, z. B. eine bearbeitungssynchrone grafische Simulation der Bearbeitung, eine Werkzeugbruchüberwachung oder eine Diagnose von Synchronaktionen.
Die Aufzeichnung erfolgt dabei zu ganz bestimmten Prozessereignissen im System (z. B. IPO-Takt, Satzwechsel, Achsbewegungs-Start/-Ende, Werkzeug-Wechsel etc.). Für jedes Ereignis kann eine Liste von Daten vorgegeben werden, welche aufgezeichnet wird. Dafür stehen vorzugsweise alle Werte/Parameter zur Verfügung, die in einer Bedientafelschnittstelle BTSS definiert sind.
Die aufgezeichneten Daten werden vorzugsweise in einem File/einer Datei im passiven Filesystem der Steuerung abgelegt (als sog. Protokollfile PF). Es besteht die Möglichkeit, diese Daten simultan zur Protokollierung auf die MMC hochzuladen, so dass der begrenzte Speicher des Steuerungskerns NCK keine Restriktion für die Menge der protokollierten Daten darstellt.
Die Parametrierung der Protokollierfunktion erfolgt vorzugsweise über die Bedientafelschnittstelle BTSS. Die Protokollierung kann Multi-User-fähig ausgestaltet werden, d. h. sie kann für unterschiedliche Anwendungen parallel eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand des im Folgenden beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit den Figuren. Es zeigen jeweils in Prinzipdarstellung:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des internen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Protokollfiles und
Fig. 2 den Aufbau eines FIFO-Zwischenspeichers als Ringpuffer.
Im Folgenden soll zunächst ein kurzer Überblick über wesentliche Aspekte der Erfindung gegeben werden, bevor anhand der Figuren eine konkrete technische Umsetzung dargestellt wird:

Allgemeine offengelegte Datenschnittstelle auch für die Parametrierung

Die komplette Parametrierung der Datenaufzeichnung (bei welchen Ereignissen sollen welche Daten wie aufgezeichnet werden) erfolgt über eine allgemeine offengelegte Datenschnittstelle BTSS. Es haben Teileprogramme, NCK-OEM-Compile-Zyklen und mit Hilfe des Variablendienstes externe Komponenten (HMI) Zugriff auf die BTSS. Diese Freizügigkeit ermöglicht die Nutzung der Datenaufzeichnung durch den Steuerungshersteller, den Maschinenhersteller, den OEM-Entwickler und auch den Endkunden.

Flexible Initiierung der Datenaufzeichnung

Es gibt eine Vielzahl von System-Ereignissen, welche eine Datenaufzeichnung anstoßen können (z. B. NC-Start/Stop, Satz-Anfang/Ende, Werkzeugwechsel, Achsbewegungs-Start/Stop, IPO- Takt). Neben den System-Ereignissen können durch NCK-OEM-Compile-Zyklen beliebige OEM-Ereignisse definiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, durch Teileprogramme Datenaufzeichnungen anzustoßen.

Freizügige Wahl der aufzuzeichnenden Daten (Datum, auslösendes Ereignis, Format)

Für jedes dieser Ereignisse kann eingestellt werden, ob Daten aufgezeichnet werden sollen oder nicht. Für Ereignisse, bei denen eine Aufzeichnung erwünscht ist, kann eine Liste von beliebigen Prozessdaten zusammengestellt werden. Darüber hinaus ist die Form der Aufzeichnung wählbar (z. B. Format, Alignment).

Erkennungsmerkmal für verlorengegangene Datensätze

Jeder aufgezeichnete Datensatz hat einen Header vorangestellt, welcher ermöglicht, verlorengegangene Datensätze zu erkennen. Weiterhin ermöglicht der Header den Datensatz dem Ereignis zuzuordnen, welches dessen Aufzeichnung veranlasst hat.

Triggermöglichkeit um die Aufzeichnungsdauer zu steuern

Es kann beim Start der Aufzeichnung eine BTSS-Variable gewählt werden, dessen Werte fortan überwacht werden sollen. Über- oder unterschreitet der Wert einen bestimmten Schwellwert, so wird die Aufzeichnung automatisch angehalten. Damit ist es möglich in der Datenaufzeichnung kritische Betriebszustände festzuhalten.

Synchronisation von Servo-Daten mit IPO-Daten (Servo → IPO- Schnittstelle)

Die Servo-Prozessdaten werden über den Zeitraum eines IPO- Taktes aufgesammelt und in der BTSS zum Zugriff zur Verfügung gestellt. Dadurch stehen bei der Datenaufzeichnung im IPO die Prozessdaten des IPOs und die des Servos zeitgleich synchron zur Aufzeichnung bereit.

Entkopplung der Aufzeichnung im IPO von der Datenablage (IPO-Datenhaltung-Schnittstelle)

Die Datenaufzeichnung in der Zeitebene des IPOs erfolgt zunächst in einem Datenformat welches in Hinsicht auf Laufzeitgesichtspunkte hin optimiert ist. Die Ablage erfolgt in einem Datenbereich mit First-in-first-out- bzw. Fifo-Eigenschaften. In der laufzeitunkritischen azyklischen Zeitebene wird dieser Fifo ausgelesen, die Daten aufbereitet (z. B. Formatwandlung) und in einen sog. Protokollfile PF im Filesystem (z. B. SRAM) abgelegt.

Protokollfile mit Fifo-Eigenschaft (Datenhaltung → Kommunikations-Schnittstelle)

Das Protokollfile hat die üblichen Fileeigenschaften, d. h. er kann z. B. kopiert, gelöscht, editiert oder über einen Domain- Upload-Vorgang ausgelesen werden. Darüber hinaus verhält er sich beim Domain-Upload wie ein Fifo. Das heißt, es werden gelesene Datensätze aus dem Protokollfile gelöscht und dadurch Platz für neue Einträge geschaffen. Die Daten können dadurch zeitnah an externe Komponenten kommuniziert werden. Durch die externe Sicherung und/oder Weiterverarbeitung der Daten, stellt der vorhandene Speicherausbau der CNC keine Einschränkung für die Datenaufzeichnung dar.

Durchgängige Übertragungskette vom Servo bis zur HMI

Durch obige drei Datenzwischenspeicher, die als Buffer zwischen den einzelnen Zeitebenen der CNC-Software wirken, können zeitnah und synchron Prozessdaten aufgezeichnet und ausgelesen werden. Durch ausreichend dimensionierte Buffer wird gewährleistet, dass keine Daten verloren gehen. Jede Zeitebene führt nur die Aufgaben aus, die in dieser absolut notwendig sind und delegiert die anderen an die nächst-niedrigere Zeitebene. Dadurch lässt sich erreichen, dass der Fertigungsvorgang durch die Datenaufzeichnung i. d. R. nicht wesentlich beeinflusst wird.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist der interne Aufbau eines erfindungsgemäßen Protokollfiles PF gezeigt. Die zu protokollierenden Daten werden in ein sog. Protokollfile eingetragen. Dabei handelt es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um einen speziellen Filetyp des passiven Filesystems. Das Protokollfile hat als neuer Filetyp unter anderem die wesentliche Eigenschaft, dass er einen schnellen FIFO-Zwischenspeicher FIFO aufweist. Dieser Zwischenspeicher FIFO wird aus dem Hauptlauf HL heraus betrieben (Schalter 51 steuert im Takt von HL). Im Takt des Hauptlaufs werden Daten D, die von einem Protokollmanager PM in Abhängigkeit von definierten Ereignissen E bereitgestellt werden, in den Zwischenspeicher FIFO übernommen.
Diese Daten des Zwischenspeichers FIFO werden nun in der Zeitebene des Vorlaufs VL (Schalter 52) von dem Zwischenspeicher in den eigentlichen Protokollspeicher FIFO-FILE, übernommen (sog. Upload). Erst das FIFO-FILE tritt nach außen als eigentliches Protokollfile PF in Erscheinung und ist als solches zugänglich (z. B. zum Auslesen und Weiterverarbeiten der gesammelten Protokolldaten).
Parallel zum Zwischenspeicher FIFO kann auch für eventuelle Erweiterungen durch OEM-Hersteller, damit diese von der Technik des Protokollfiles profitieren können, ein OEM-FIFO mit gleicher Funktionalität geschaltet werden (siehe dazu unten).
DIE Fig. 2 zeigt den Aufbau der beiden FIFO-Zwischenspeicher FIFO bzw. OEM-FIFO mit exemplarischen Datensätzen Ds1, Ds2. . .Ds.x als Ringpuffer. Dadurch wird erreicht, dass ausgelesene Daten quasi gelöscht bzw. deren Speicherplätze freigegeben werden, indem ein Zeiger auf den nächsten freien Speicherplatz innerhalb des Ringpuffers entsprechend gesetzt wird.
Die Übertragung der Daten von einem FIFO-Zwischenspeicher in das FIFO-File kann per NCK-Compile-Zyklus gesperrt und freigegeben werden.
Der vergleichsweise schnelle Fifo-Zwischenspeicher FIFO nimmt die protokollierten Daten solange im IPO-Takt auf, bis sie in der Zeitebene des Vorlaufs in das Protokollfile übertragen werden können. Sind viele Prozessereignisse aktiv und/oder sollen sehr viele Daten protokolliert werden, so kann es zum Überlaufen des Zwischenspeichers kommen (z. B. Überlaufen des Ringspeichers, indem mehr Daten im Hauptlauf eingehen als im Vorlauf ausgelesen werden können). In diesem Fall gehen Daten verloren. Die Größe des Zwischenspeichers FIFO ist deshalb so ausgelegt, dass er für die bestehenden Applikationen ausreichend groß ist. Für OEM-Applikationen ist es jedoch vorstellbar, dass kurzzeitig sehr große Datenmengen aufgezeichnet werden sollen (z. B. für Werkzeug-Überlast-Überwachung) und die Standard-Größe des Zwischenspeichers nicht ausreicht.
Mit Hilfe eines NCK-Compile-Zyklus kann in der Zeitebene des Vorlaufs VL ein FIFO-FILE angelegt werden, welches den Protokollspeicher bildet und welchem ein externer OEM-Fifo-Zwischenspeicher OEM-FIFO mitgegeben wird. Dies hat zu erfolgen, bevor die Protokollierung gestartet wird, da sonst, wenn das Protokollfile zu dem Zeitpunkt noch nicht existiert, ein FIFO-Zwischenspeicher mit den Standard-Größen angelegt wird.
Weiter kann es ermöglicht werden, während des Protokolliervorgangs in der Zeitebene des Vorlaufs VL eine Sicherung des aktuellen Protokollfiles FIFO-FILE vorzunehmen. Damit können interessante Betriebszustände (z. B. Überlast) für eine grafische Aufbereitung gesichert werden. Die Sicherung verhält sich, im Gegensatz zu dem Original-File, wie ein "normales" File (keine Fifo-Eigenschaft, kein löschendes Upload-Verhalten). Der Protokolliervorgang läuft dabei quasi ohne Unterbrechung parallel weiter.
Daten von zu protokollierenden Ereignissen können zur Zeitebene des Interpolators IPO gehören, andere zu der des Vorlaufs. Es ist zu beachten, dass ein User nur Ereignisse der gleichen Zeitebene gleichzeitig aktivieren darf. Für jedes Ereignis kann eine Liste von zu protokollierenden Daten festgelegt werden.
Es gibt Anwendungen, bei denen die Protokollierung für eine lange Zeitdauer Daten aufzeichnen soll, letztendlich aber nur ein kurzer Zeitabschnitt relevant ist (z. B. Überwachung auf Werkzeugbruch). In diesem Fall liest der Anwender die Daten im Protokollfile PF zunächst nicht aus, so dass die Aufzeichnung der Daten in den Protokollspeicher FIFO-FILE nach dem Fifo-Prinzip erfolgt. Wenn der File voll ist, so gehen die ältesten Aufzeichnungen zu Gunsten von neueren verloren.
In diesem Zusammenhang benötigt man nun aber eine Möglichkeit, die Protokollierung rechtzeitig anzuhalten, so dass die relevanten Daten im Protokollfile PF erhalten bleiben. Dafür soll die im folgenden beschriebene Funktionserweiterung dienen.
Jeder User kann ein Prozessereignis bestimmen, dessen Wert bei jedem Protokolliervorgang überwacht wird. Dieser Wert wird in einer vorgegebenen Art mit einem Schwellwert verglichen. Führt der Vergleich zu einem positiven Ergebnis, so ist dies das Signal, dass der Protokolliervorgang automatisch angehalten werden soll. Das Anhalten muss nicht sofort erfolgen, sondern kann um eine beliebige Anzahl von Ereignissen verzögert werden (Delay).
Wenn man davon ausgeht, dass die Ereignisse in vorhersehbarer Weise gleichverteilt über die Zeit auftreten (dies ist bei im Interpolationstakt auftretenden Ereignissen in der Regel der Fall), so kann man eine Anzahl von Ereignissen einer Zeitdauer gleichsetzen. Die festgelegte Größe des Protokollspeichers FIFI-FILE nimmt eine bestimmte Anzahl von Ereignissen auf und kann somit als Zeitfenster betrachtet werden. Der Delay verschiebt dieses Zeitfenster.
Ist der Delay im Verhältnis zum Protokollfile sehr lange, so kann es sein, dass der Trigger aus dem Zeitfenster fällt. Im Folgenden wird ein einfaches Beispiel angegeben, um die Logik etwas anschaulicher zu machen:
Man möchte den x- und y-Wert im Interpolationstakt aufzeichnen. Der Protokollfile hat eine Kapazität von z. B. 6 Datensätzen bzw. Interpolationstakten. Als Trigger soll der Zeitpunkt gelten, bei dem der y-Wert den Wert 50 überschreitet. Nach dem Trigger sollen noch 3 Datensätze aufgezeichnet werden.
Im Folgenden soll eine Protokollierung von Servo-Daten näher erläutert werden. Die Protokollierung von Servo-Daten stellt aus Systemsicht eine Besonderheit dar, da die Daten in einer Anderen Zeitebene anfallen (Servo), als in der sie aufgezeichnet werden (Interpolation bzw. IPO).
Aus Anwendersicht sind die Servo-Daten in der Regel Bestandteil der Bedientafelschnittstelle BTSS und werden genauso gehandhabt wie alle anderen zu protokollierenden Daten.
Die Daten des Servos werden durch eine Signal-Id identifiziert. Jedes Datum steht prinzipiell für alle Achsen der NCU zur Verfügung (kanalglobale Achsen). Im Folgenden werden abschließend einige beispielhafte Signale angeführt, die für den IPO-Trace zugänglich gemacht werden können (erst Signalid, dann die Signalbezeichnung: 1 Schleppabstand
2 Regeldifferenz
3 Konturabweichung
4 Lageistwert Meßsystem 1
5 Lageistwert Meßsystem 2
6 Lagesollwert
7 Geschwindigkeitsistwert aktiver Geber (NCK)
8 Geschwindigkeitssollwert Antrieb (NCK)
9 Kompensationswert Meßsystem 1
10 Kompensationswert Meßsystem 2
11 Reglermodus
12 Parametersatz
13 aktives Meßsystem
14 Lagesollwert Reglereingang
15 Geschwindigkeitssollwert Reglereingang
16 Beschleunigungssollwert Reglereingang
17 Geschwindigkeitsvorsteuerwert (plus QFK)
18 Momenten-/Kraft-Vorsteuerwert
19 Momenten-/Kraft-Grenzwert
20 Geschwindigkeitsistwert Meßsystem 1
21 Geschwindigkeitsistwert Meßsystem 2
22 Signal Interpolation beendet
23 Signal Genauhalt fein
24 Signal Genauhalt grob

Claims

1. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten (D) bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen oder Robotern, wobei Prozessdaten in einer laufzeitkritischen zyklischen Zeitebene (HL) aufgesammelt werden und in einem Datenzwischenspeicher mit First-In-First-Out-Eigenschaft (FIFO; OEM-FIFO) im zyklischen Zeittakt abgelegt werden, wobei dieser Datenzwischenspeicher in einer laufzeitunkritischen azyklischen Zeitebene (VL) ausgelesen wird und die ausgelesenen Daten aufbereitet und als Datensätze (Ds1. . .Ds.x) in einem Protokollspeicher (FIFO-FILE) abgelegt werden.

2. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach Anspruch 1, wobei der Protokollspeicher ebenfalls über eine First-In-First-Out-Eigenschaft verfügt.

3. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Datenzwischenspeicher (FIFO) und der Protokollspeicher (FIFO-FILE) als Ringpuffer ausgebildet sind.

4. Verfahren zur sicheren hochperformanten und synchronen Aufzeichnung von Prozessdaten unterschiedlicher Zeitebenen bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Prozessdaten in einer zyklischen Interpolator-Zeitebene (IPO) und einer zyklischen Lageregelungs-Zeitebene (SERVO) generiert werden und lageregelungsbezogene Prozessdaten über den Zeitraum eines Interpolationstaktes aufgesammelt werden und zeitgleich synchron mit den interpolationsbezogenen Prozessdaten zur Aufzeichnung bereitgestellt werden.

5. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus dem Protokollspeicher ausgelesene Datensätze stets gelöscht werden.

6. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Liste von Daten vorgegeben wird, durch die parametrisiert wird, welche anfallenden Prozessereignisse (E) aufgezeichnet werden sollen.

7. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus dem Datenzwischenspeicher ausgelesene Daten bei deren Aufbereitung zu Datensätzen mit einer Headerinformation versehen werden.

8. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach Anspruch 7, wobei die Headerinformation eine fortlaufende Nummerierung aufeinanderfolgender Datensätze umfasst.

9. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach Anspruch 7, wobei ein Datensatz mittels der Headerinformation einem Ereignis (E) zugeordnet wird, das die Aufzeichnung veranlasst hat.

10. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei beim Start einer Aufzeichnung ein Parameter zur Definition eines bestimmten Prozessereignisses (E) und ein dazugehöriger Schwellwert vorgebbar sind und wobei die Aufzeichnung bei Überschreitung und/oder Unterschreitung des Schwellwertes automatisch beendet wird.

11. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach Anspruch 10, wobei im Fall einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des Schwellwertes die Aufzeichnung um eine vorgebbare Anzahl von Prozessereignissen verzögert beendet wird.

12. Verfahren zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten bei numerisch gesteuerten industriellen Bearbeitungsmaschinen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Aufzeichnung von Prozessdaten durch ein Teileprogramm mittels eines geeigneten Programmierbefehls angestoßen und/oder beendet wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere geeignet programmierte numerische Steuerung.

14. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt werden, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.

15. Numerische Steuerung zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten, mit
einem Datenzwischenspeicher mit First-In-First-Out-Eigenschaft (FIFO; OEM-FIFO) zur Aufnahme von in einer laufzeitkritischen zyklischen Zeitebene (HL) der numerischen Steuerung aufgesammelten Prozessdaten (D) und mit
einem übergeordneten Protokollspeicher (FIFO-FILE) zur Aufnahme von in einer laufzeitunkritischen azyklischen Zeitebene (VL) der numerischen Steuerung aus dem Datenzwischenspeicher (FIFO; OEM-FIFO) ausgelesenen und als Datensätze (DS1. . .DS.x) aufbereiteten Daten.

16. Numerische Steuerung zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten nach Anspruch 15, wobei der Protokollspeicher (FIFO-FILE) ebenfalls über eine First-In-First- Out-Eigenschaft verfügt.

17. Numerische Steuerung zur sicheren hochperformanten Aufzeichnung von Prozessdaten nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Datenzwischenspeicher und der Protokollspeicher als Ringpuffer ausgebildet sind.