Bei
Werkzeug- und/oder Produktionsmaschinen, wobei unter Produktionsmaschinen
auch Handhabungsautomaten zu verstehen sind, werden innerhalb eines
Produktionsprozesses zur Bearbeitung eines Werkstücks, z.B.
Achsen und/oder Spindeln bewegt. Die Achsen und/oder Spindeln, die
hierbei z.B. eine Relativbewegung zwischen einem Werkzeug und einem
Werkstück
beschreiben, werden als sogenannte Bearbeitungseinheiten bezeichnet.
Die Achsen und/oder Spindeln werden für Bearbeitungen einem sogenannten
Kanal zugeordnet. Die Bewegungsaufträge an die Bearbeitungseinheit
werden in dem Kanal in Form eines Teileprogramms vorgegeben und
beschrieben. Das Teileprogramm wird innerhalb einer numerischen
Steuerung der Maschine einem Interpreter übergeben, der das Teileprogramm in
einen entsprechenden Maschinencode umsetzt.
Zur
Erhöhung
der Produktivität
verfügen Werkzeugmaschinen
bzw. Produktionsmaschinen oft über
mehrere Bearbeitungseinheiten, die simultan bewegt werden können. Solche
Maschinen werden als mehrkanalige Maschinen bezeichnet. Bei diesen werden
zur simultanen Bearbeitung mehrere Relativbewegungen zwischen Werkstück/en und/oder Werkzeug/en
in eigenständigen
Teileprogrammen definiert, die simultan von mehreren Kanälen interpretiert
und abgefragt werden. Jedem Kanal ist dabei ein eigenes Teileprogramm
zugeordnet.
Das
Teileprogramm besteht dabei z.B. aus einem Standard ASCII-Source-Code
gemäß DIN 66025/ISO,
sowie gegebenenfalls aus zusätzlichen Hersteller
bzw. maschinenspezifische Erweiterungen. Die Teileprogramme werden üblicherweise
in einer ASCII-Darstellung mit einem Editor, insbesondere einem
Texteditor angezeigt und bearbeitet. Auch eine graphisch basierte
Editierung des Teileprogramms ist möglich. Mit deren Hilfe können aufgabenorientiert
innerhalb einer sogenannten aufgabenorientierten Schrittdarstellung
Teileprogramme erstellt und einem Bediener visualisiert werden.
Eine Schrittdarstellung erlaubt durch die strukturierte Ansicht
und Bearbeitungsmöglichkeit
der einzelnen Teileprogramme eine leichtere Programmierung und Bedienung
der Maschine.
Erstellung,
Simulation und das Testen von Teileprogrammen ist auf verschiedensten
Systemen und Umgebungen realisierbar. Beispielsweise wird zunächst das
Teileprogramm bzw. bei mehrkanaligen Maschinen die Teileprogramme
erstellt bzw. programmiert, dann werden auf einer anderen Systemumgebung
die einzelnen Programme simuliert und getestet, anschließend erfolgt
das Einfahren der Maschine.
Bei
CNC-gesteuerten Maschinen wird beispielsweise ein Werkstück entweder
direkt codiert oder das Werkstück
zuerst mittels eines CAD-Systems modeliert und dann in ein äquivalentes CNC-Teileprogramm
umgewandelt. Das CNC-Teileprogramm wird dann in eine CNC-Steuerung
geladen und die Bearbeitungsmaschine entsprechend dem CNC-Programm
gesteuert.
Bei
einem Verfahren zum Betrieb einer Automatisierungseinrichtung, wobei
die Automatisierungseinrichtung beispielsweise zumindest ein Teil eines
Werkzeugs und/oder Produktionsmaschine ist, wird die Automatisierungseinrichtung
mittels eines Programmes gesteuert und/oder geregelt. Das hierfür verwendete
Programm arbeitet autark. Dies bedeutet, dass das Programm der Automatisierungseinrichtung
nur auf Daten der Automatisierungseinrichtung selbst bzw. auf Daten
anderer Automatisierungseinrichtungen zugreifen kann. Hierdurch
ist das Empfangen und Senden der für die Automatisierungseinrichtung
notwendigen Daten beschränkt.
Aufgabe
der Erfindung ist es, die Kommunikationsmöglichkeiten einer Automatisierungseinrichtung
zu erweitern.
Die
Lösung
der Aufgabe gelingt mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen nach
Anspruch 1 bzw. mittels eines Programmiersystems mit den Merkmalen
nach Anspruch 6, mittels eines Programmprodukts mit den Merkmalen
nach Anspruch 9 und mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 10.
Die Unteransprüche
2 bis 5 bzw. 7 bis 8 offenbaren weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung.
Bei
einem Verfahren zum Betrieb einer Automatisierungseinrichtung ist
eine Kommunikationsverbindung zwischen der Automatisierungseinrichtung und
einer Telekommunikationseinrichtung und/oder zwischen der Automatisierungseinrichtung
und einem Internet und/oder einem Intranet herstellbar. Die Automatisierungseinrichtung
ist beispielsweise eine NC-Steuerung (NC: Numerical Control), eine CNC-Steuerung
(CNC: Computer Numerical Control), eine SPS-Steuerung (Speicher-Programmierbare-Steuerung),
ein Stromrichter mit Regelung bzw. Steuerung oder dergleichen. Derartige
Automatisierungseinrichtungen sind beispielsweise Teil einer Werkzeug-
und/oder Produktionsmaschine bzw. eines Handhabungsautomaten. Die
Automatisierungseinrichtung ist mittels eines Programms steuerbar und/oder
regelbar. Während
des Ablaufs des Programms wird mittels zumindest einer Anweisung
innerhalb des Programms die Kommunikationsverbindung zur Datenkommunikation
genutzt. Die Kommunikationsverbindung ist eine Verbindung zwischen der
Automatisierungseinrichtung und einer weiteren Telekommunikationseinrichtung
bzw. einem Internet und/oder Intranet. Diese Verbindung ist in vorteilhafter
Weise direkt aus dem Programm der Automatisierungseinrichtung herstellbar.
Dadurch, dass eine direkte Verbindung hergestellt wird ist es möglich, dass aus
dem Programm heraus, welches beispielsweise zur Bewegung von Achsen
vorgesehen ist, eine Datenverbindung aufbaubar ist, wobei Daten,
welche für die
Bewegung von z.B. einer Achse relevant sind übertragen werden.
Das
Programm ist insbesondere ein Teileprogramm. Das Teileprogramm dient
insbesondere zur Programmierung von Achsbewegungen.
Ein
möglicher
Anwendungsfall für
die Erfindung ist beispielsweise eine Simulation von Anweisungen
des Programms.
Wenn
z.B. ein, nach einem CNC-Programm auf einer Werkzeugmaschine gefertigtes
Werkstück innerhalb
der gewünschten
Fertigungstoleranzen eines idealen Werkstücks liegt, so ergeben sich
keine Probleme. Entspricht das gefertigte Werkstück hingegen nicht den gestellten
Anforderungen, so ergibt sich ein Optimierungsbedarf dahingehend,
dass das CNC-Programm derart zu verändern ist, dass ein ordnungsgemäßes Werkstück fertigbar
ist. Es ist zwar möglich
nacheinander einzelne Bearbeitungsanweisungen und/oder einzelne
Betriebsparameter der Bearbeitungsmaschine zu ändern, ein neues Werkstück zu fertigen
und dann dieses erneut gefertigte Werkstück zu überprüfen. Diese Vorgehensweise ist
aber sehr mühsam
und darüber
hinaus kosten-, material- und zeitintensiv. Dies gilt ganz besonders auch
deshalb, weil oftmals nicht bekannt ist, wo die Ursache für die Abweichung
des tatsächlich
gefertigten Werkstücks
vom gewünschten
Werkstück
zu suchen ist. Aus diesem Grund geht man heute verstärkt den
Weg, solche mechatronischen Systeme, wie industrielle Bearbeitungsmaschinen
zu simulieren. Um jedoch das Ergebnis einer solchen Simulation analysieren
zu können,
bedarf es hoher Rechenleistung. Dies ist insbesondere für die Visualisierung
notwendig. Der Visualisierung kommt vor allem auch deshalb eine
große
Bedeutung zu, weil unter anderem anhand der Visualisierung eine
Beurteilung mehrerer unterschiedlicher vom Simulationssystem berechneter
Werkstückkonturen
oder aber von Abweichungen des tatsächlich gefertigten Werkstücks vom
gewünschten
Werkstück
erfolgt. Eine derartige Simulation ist mittels einer erfindungsgemäßen Anweisung zur
Nutzung einer Kommunikationsverbindung ausführbar. Dadurch ist es möglich, innerhalb
eines programmierten Anwenderprogrammes Daten zur Simulation an
einen leistungsfähigen
Simulationsrechner zu senden und von diesem Simulationsenddaten wieder
zu erhalten. Mit Hilfe eines derartigen simulierten virtuellen Werkstücks ist
die Bearbeitung virtuell durchführbar
und eine Kontrolle des programmierten Anwenderprogramms möglich. Es
ist also beispielsweise nicht erforderlich, tatsächlich ein Werkstück herzustellen.
Prinzipiell muss die Bearbeitungsmaschine als solche nicht einmal
vorhanden sein. Durch eine Simulation bzw. virtuelle Fertigung kann
die Anzahl von Prototypen entscheidend verringert und somit Kosten
gespart werden.
Die
Simulation betrifft beispielsweise das gesamte Programm und/oder
nur einen Teil des Programms. Mit Hilfe der Simulation lässt sich
auch eine Kollisionsüberwachung
realisieren. In einer Ausführungsform
ist es beispielsweise möglich,
dass während
des Ablaufs des Programms zum Betrieb zumindest einer Automatisierungseinrichtung
auf der realen Automatisierungseinrichtung ein erst nachfolgender
Abschnitt des Programms simuliert wird. Führt die Simulation zu einem
positiven Ergebnis (z.B. keine Kollision), so wird der simulierte
Abschnitt des Programms zur realen Ausführung freigegeben. Die für die Simulation
notwendigen Daten, z.B. Daten aus vorangegangenen real abgelaufenen
Abschnitten des Programms werden über die Kommunikationsverbindung
zu einer Simulationseinrichtung übermittelt.
Von dieser Simulationseinrichtung sind Daten an die Automatisierungseinrichtung
zurück übermittelbar.
Die
Automatisierungseinrichtung ist beispielsweise eine Werkzeugmaschine
oder auch eine Produktionsmaschine. Durch die Nutzung der Datenverbindung
sind rechenintensive Aufgaben auslagerbar. Die rechenintensiven
Aufgaben betreffen dabei z.B. nicht alleine Simulationen sondern
auch weitere rechen intensive Aufgaben, die zur realen Ausführung des
Programms notwendig sind.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das
Programm mittels eines Engineering-Programms programmiert. Während der Programmierung
des Programms, z.B. des NC bzw. CNC-Progamms bzw. des Programms
für eine
SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) wird also bereits die Möglichkeit
geschaffen, einen Aufruf einer Kommunikationsverbindung zwischen
der Automatisierungseinrichtung und einer Telekommunikationseinrichtung
bzw. einem Internet bzw. auch einem Intranet zu initialisieren.
Die Kommunikationsverbindung wird bei Ablauf des Programms automatisch aufgebaut.
Der automatische Aufbau durch das Programm kann auch von automatisch
abprüfbaren
Bedingungen abhängig
gemacht sein.
Wie
bereits obig beschrieben, ist das Programm insbesondere als ein
Bewegungssteuerungsprogramm oder als ein NC-Programm programmiert. Gerade
bei derartigen Programmen ist es derzeit nicht möglich, aus dem Programm heraus
eine Kommunikationsverbindung aufzubauen, welche direkt auf externe
Systeme zur Datenbearbeitung gerichtet ist. Ein derartiges externes
System ist beispielsweise ein Server.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Anweisung zur
Datenkommunikation mit Parametern versorgt, mit welchen die Art
der Datenkommunikation bestimmt wird. Derartige Parameter sind beispielsweise
eine Telefonnummer zum Absetzen einer SMS oder einer MMS (Multi
Media Service) oder zum Senden eines Faxes. Ein weiterer Parameter
wäre beispielsweise
auch eine E-Mail-Adresse, eine Web-Rdresse, eine Adresse für einen
FTP-Server oder dergleichen. SMS, MMS, E-Mail sind Beispiele verschiedener
Arten von Datenkommunikation.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Anweisung zur
Nutzung der Kommunikationsverbindung an ein Kommunikationsmittel übermittelt
und mittels des Kommunikationsmit tels ausgeführt. Dies ist beispielsweise
dann der Fall, wenn mehrere Automatisierungseinrichtungen gemeinsamen
Zugriff auf ein Kommunikationsmittel, wie z.B. einen Server haben
und diesen zum Aufbau der Kommunikationsverbindung jeweils einzeln
nutzen.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist nicht nur eine Einzelnutzung
sondern eine gemeinsame gleichzeitige Nutzung beispielsweise durch
ein Time-Sharing-Verfahren möglich.
Die
Aufgabe der Erfindung wird auch mittels eines Programmiersystems
zur Erstellung eines Anwenderprogramms für eine Automatisierungseinrichtung
gelöst.
Das Anwenderprogramm weist Anweisungen auf, wobei mittels des Programmiersystems zumindest
eine Anweisung in das Anwenderprogramm integrierbar ist, welche
der Nutzung einer Kommunikationsverbindung zwischen der Automatisierungseinrichtung
und einer Telekommunikationseinrichtung und/oder der Automatisierungseinrichtung
und einem Internet bzw. Intranet dient. Die Erfindung betrifft des
Weiteren ein Programmprodukt für
eine Datenverarbeitungsanlage, das Code-Abschnitte enthält mit denen
eine Ausführung
der obig beschriebenen Verfahren auf einer Datenverarbeitungsanlage,
welche insbesondere einer Automatisierungseinrichtung ist, ausführbar ist.
In
vorteilhafter Weise ist die Erfindung in Form eines Computerprogrammproduktes
realisierbar, das direkt in einen internen Speicher eines digitalen
Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit
denen die Verfahrensschritte gemäß der voranstehend
beschriebenen Ausführung
durchgeführt
werden, wenn das Programmprodukt auf einen Computer oder einer anderen
Einrichtung zur Datenverarbeitung ausgeführt wird.
Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Programmiersystem insbesondere
für eine
universelle Bewegungssteuerung mit Engineering and Runtimesystem,
welche funktionell die klassischen Aufgaben einer speicherprogrammierbaren
Steuerung und einer numerischen Steuerung in sich vereinigt.
Gemäß der Erfindung
ist eine Automatisierungseinrichtung über eine geeignete Datenverbindung
(z.B. WAN Wirless Area Network) mit einem Internet- oder einem Telekommuniktaions-Server verbindbar.
Diese Verbindung kann permanent bestehen oder auch nur zeitweise.
Eine
Anwender-Schnittstelle der Automatisierungseinrichtung ist z.B.
um einen ITS-Befehl erweitert. Die Abkürzung ITS steht dabei für Internet- oder
Telekommunikations-Service und ist als Begriff frei gewählt. Der
gewählte
Begriff dient der Veranschaulichung der Funktion des Befehls. Mit
Hilfe dieses Befehls kann ein Anwender direkt einen ITS-Service
nutzen. Die Nutzung durch den Anwender ist auch dadurch erzielbar,
dass der Anwender diesen ITS-Befehl in ein Programm einbaut und
der IST-Befehl dann beim Ablauf des Programms automatisch ausgeführt wird.
Der
Sprachumfang eines NC-Programmes kann also vorteilhafter Weise um
diesen Befehl erweitert werden. Der ITS-Befehl ist beispielsweise
wie folgt definierbar:
ITS (<service>, <command>, <param1>, ..., <paramn>, <rval1>,
...,<rvaln>)
Die
in Klammern < > gesetzten Parameter
im ITS-Befehl können
beispielsweise folgende Inhalte haben:
- – eine Konstante,
- – eine
lokale Referenzen, z.B. Anwendervariable einer CNC
- – eine
externe Referenzen, z.B. Variable oder Konstante auf einem ITS-Server,
einem anderen Automatisierungsgerät oder dergleichen
- – lokale
oder externe Listenreferenzen auf eine Konstan te,
- – lokale
oder externe Referenzen auf Daten.
Die
im obigen Beispiel verwendeten in Klammern < > gesetzten
Parameter sind beispielsweise wie folgt bestimmt:
<service> = Angabe des gewünschten
IT-Services,
Bsp.: SMS, EMAIL, EMS, MMS, FAX, ePS, WWW, WAP,
...
<command> = Angabe der gewünschten
Funktion des Services
Bsp.: SEND, RECEIVE, WAIT, ...
<param1...n> = Parameter für eine Funktion
<rval1...n> = Rückgabewerte
einer Funktion
Die
Anzahl, die Bedeutung, das Format und/oder die Gültigkeit von Parametern im
ITS-Befehl können
vom jeweiligen <service> oder dessen jeweiligem <command> unterschiedlich definiert sein.
Bsp.:
ITS("SMS", "SEND", ePS_nr_von_cheffe, "Keine Rohteile mehr" « machine_ID,R1)
Der
ITS-Service SMS soll in diesem Beispiel eine SMS (Short Message
Service) versenden und zwar an die Telefonnummer, welche in der
externen Variable ePS_nr_von_cheffe auf dem ePS-Server gespeichert
ist, mit dem Text „Keine
Rohteile mehr Fräse
03", wobei der Text „Fräse 03" aus einer lokalen
Anwender-Variablen „machine_ID" entnommen wird.
Die Rückmeldung,
ob die SMS verschickt wurde, soll in der lokalen Anwender-Variablen R1 abgespeichert
werden.
Die
Integration und Ausführung
des ITS-Befehls muss hierbei nicht auf der Automatisierungseinrichtung
selbst durchgeführt
werden, sondern kann ganz oder teilweise auf einem (ggf. weltweit)
zentralen ITS-Server durchgeführt
werden. Enthält
der ITS-Befehl konstante oder auch lokale Referenzen, so werden
diese oder ihre Inhalte z.B. von der Automatisierungseinrichtung
zusammen mit dem ITS-Befehl an den ITS-Server über mittelt. Damit sind Funktionserweiterungen
einer ITS-Anwender-Schnittstelle (diese
lauten beispielsweise wiefolgt: neue <service>, neue <command>) möglich, ohne dass an der Automatisierungseinrichtung
etwas geändert
werden muss. Bei entsprechendem Aufbau des ITS-Servers bietet sich
darüber
hinaus auch die Möglichkeit,
den Funktionsumfang der IST-Anwender-Schnittstelle
für jede
einzelne Automatisierungseinrichtung separat zu definieren.
Mittels
der Erfindung können
vorteilhafter Weise verschiedenste Vorteile erzielt werden wie z.B.:
- • Die
Nutzung externer Dienste durch NC- und/oder CNC-Programme;
- • Die
Einbindung neuer und/oder alter externer Dienste ohne Änderung
der NC- und/oder CNC-Software;
- • Die
Verknüpfung
externer Dienste mit dem NC- und/oder CNC-Programm; Dabei ist insbesondere
eine Synchronisation zwischen dem Programm und dem externen Dienst
vorteilhaft;
- • Die
Nutzung von externen Diensten mittels von einem Anwender geschriebenen
NC- und/oder CNS-Programms.
Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung zumindest
eines der obig beschriebenen Verfahren. Die Vorrichtung weist zumindest eine
Automatisierungseinrichtung und ein Kommunikationsmittel auf.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert. Dabei
zeigt:
1 eine
Werkzeugmaschine zur Durchführung
der Erfindung und
2 ein
Verfahrensbeispiel.
Die
Darstellung gemäß 1 zeigt
eine Werkzeugmaschine 1. Die Werkzeugmaschine 1 weist
beispielsweise eine CNC-Steuerung 3 und einen Antrieb 5 auf.
Der Antrieb 5 weist einen Stromrichter und eine elektrische
Maschine auf, welche im Detail nicht dargestellt sind. Weiterhin
weist die Werkzeugmaschine 1 eine Kommunikationsschnittstelle 23 auf.
Die Werkzeugmaschine 1 bzw. die CNC-Steuerung 3 bzw.
der Antrieb 3 sind Automatisierungseinrichtungen. Zumindest
eine dieser Automatisierungseinrichtungen ist in der Lage eine Kommunikationsverbindung 9, 11, 13, 15 mit
einem externen Kommunikationspartner 7, 8, 19 aufzubauen. Der
Aufbau dieser Kommunikationsverbindung 9, 11, 13, 15 erfolgt
beispielsweise über
die Kommunikationsschnittstelle 23. Die Kommunikationsschnittstelle 23 ist
beispielsweise ein Web-Server, eine Wähleinrichtung für eine Telekommunikationsanlage,
ein Faxmodem oder dergleichen. Die Kommunikationsschnittstelle 23 ist
beispielsweise auch in eine Automatisierungseinrichtung wie eine
CNC-Steuerung 3 integrierbar. Die Kommunikationsverbindungen 9, 11, 13, 15 sind
Beispiele für
Kommunikationsverbindungen, welche einzeln oder gemeinsam realisierbar bzw.
nutzbar sind. Mittels der Kommunikationsverbindung 9 ist
die Werkzeugmaschine 1 an ein Intranet 8 anschließbar. Das
Intranet 8 ist beispielsweise mit einem Internet 7 verbunden. Über die
Kommunikationsverbindung 11 ist die Werkzeugmaschine mit einem
Kommunikationsmittel 20 verbunden. Das Kommunikationsmittel 20 ist
beispielsweise ein Web-Server an dem die Werkzeugmaschine 1 bzw. eine
in ihr integrierte Automatisierungseinrichtung datentechnisch angeschlossen
ist. Ein Web-Server ist beispielsweise auch in eine Automatisierungseinrichtung 1, 3, 5 integriert. Über das
Kommunikationsmittel 20, welches der Werkzeugmaschine 1 zugeordnet
ist, ist mittels der Kommunikationsverbindung 13 eine Verbindung
zum Internet 7 herstellbar. Das Internet 7 weist
z.B. einen Server 17 auf, welcher für Simulationsaufgaben für die Werkzeugmaschine 1 oder
auch für
weitere nicht dargestellte Werkzeugmaschinen vorgesehen ist. Mittels
der Kommunikationsverbindung 13 erfolgt die Verbindung
des Kommunikationsmittels 20 mit dem Internet 7.
Als Verbindungsmittel ist beispielsweise eine WLAN-Verbindung nutzbar.
Die CNC-Steuerung 3 ist beispielsweise auch über die
Kommunikationsverbindung 15 mit einer Telekommunikationsein richtung 19 verbindbar. Mittels
der Telekommunikationsverbindung 19 ist eine Verbindung
zu einem Simulator 21 aufbaubar. Der Simulator 21 ist
beispielsweise an einem anderen Ort aufgestellt, wie die Werkzeugmaschine 1.
Als Kommunikationsverbindung 16 ist beispielsweise eine
Telefonverbindung genutzt. Die CNC-Steuerung 3 gemäß 1 ist
beispielsweise mittels eines Engineering-Systems 33 progammierbar.
Die Übertragung
des Programms auf die CNC-Steuerung 3 erfolgt beispielsweise
mittels eines Datenträgers 25 oder
auch mittels einer drahtlosen Datenverbindung.
Die
Darstellung gemäß 2 zeigt
Datenträger 25.
Auf den Datenträger 25 ist
ein Programm 27 gespeichert. Das Programm 27 weist
beispielsweise eine Starteinweisung 31 und eine Endanweisung 32 auf.
Das Programm 27 weist weiterhin beispielsweise Anweisungen 28 bezüglich der
Bewegung eines Antriebs auf. Weiterhin weist das Programm 27 eine
Anweisung IST auf, wobei diese Anweisung (Befehl) den Zugang zu
einen Internet oder einem Telekommunikationsservice betrifft. Eine
derartige Anweisung ist erfindungsgemäß in das Programm 27 integriert. Vorteilhafterweise
ist dieses Programm 27 ein Anwenderprogramm, welches insbesondere
zur Bewegungssteuerung einer Maschine dient. Das Programm 27 liegt
der CNC-Steuerung 3 in 1 beispielsweise
in binärer
Form vor.