DE102007014271A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bedienung und Steuerung einer maschinentechnischen Anlage mit Hilfe einer grafischen Entwicklungsoberfläche und automatischer Code-Generierung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bedienung und Steuerung einer maschinentechnischen Anlage mit Hilfe einer grafischen Entwicklungsoberfläche und automatischer Code-Generierung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bedienung und Steuerung einer maschinentechnischen Anlage mit Hilfe einer grafischen Entwicklungsoberfläche und automatischer Code-Generierung unter Verwendung eines Programmgenerators, wobei einzelne grafische Entwicklungsmodule auf eine Benutzeroberfläche gezogen werden, um ein bestimmtes ablauffähiges Programm zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Bildschirm eines beliebigen Eingabegerätes eine grafische Oberfläche angeordnet ist, die im Wesentlichen aus einem Maschinenmodell besteht, welches auf einem zunächst leeren Blatt errichtet wird, dass durch Ziehen von einzelnen Komponenten einer oder mehrerer Paletten auf das (zunächst als leeres Blatt vorhandene) Maschinenmodell eine ablauffähige Steuerung erzeugt wird und dass den Komponenten maschinenbezogene Prozessparameter (wie zum Beispiel Zustandsüberwachungspunkte, Alarmpunkte, Temperaturangabepunkte und andere Steuerungsparameter) zugeordnet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bedienung und Steuerung einer Anlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Programmgenerator mit einer grafischen Entwicklungsoberfläche und automatischer Code-Generierung ist aus der DE 10 2004 043 788 A1 bekannt geworden. Der dort gezeigte Programmgenerator sieht eine grafische Entwicklungsoberfläche vor, wobei einzelne grafische Entwicklungsmodule auf eine Benutzeroberfläche gezogen werden, um ein bestimmtes ablauffähiges Programm zu erzeugen. Das Programm wird hierbei als Modell mit einzelnen Modulen vorgegeben.
  • Das Modell besteht hierbei aus einzelnen grafischen Symbolen, die auf der Benutzeroberfläche so angeordnet werden, damit sich ein ablauffähiges Programm mit einer bestimmten gewünschten Ablaufstruktur ergibt.
  • Damit ist es allerdings nicht möglich, mit den genannten Modellen und den zugrundeliegenden Modulen die Bedienung und Steuerung einer Anlage zu bewerkstelligen. Vielmehr soll nur ein ablauffähiger Programm-Code erzeugt werden.
  • Es wird eine Datenbank im Hintergrund vorgehalten, aus der man einzelne Programmcodeschritte einlesen kann. Es handelt sich jedoch nicht um die Erstellung einer ablauffähigen Steuerung für eine technische Anlage.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, eine grafische Entwicklungsoberfläche zu schaffen, bei der zwecks Bedienung und Steuerung einer Anlage eine automatische Code-Generierung gegeben ist.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
  • Bei der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass ein Werkzeug zur Entwicklung von Visualisierungen vorgestellt wird. Unabhängig von dem auf der Hardware eingesetzten Betriebssystem lassen sich mit dem neuen Visualisierungseditor (im folgenden als Designer bezeichnet) auf einfache Art und Weise webfähige Java-Visualisierungen mit Hilfe einer grafischen Oberfläche entwickeln und gestalten. Eine leistungsfähige Benutzerführung ermöglicht die rasche Definition des Datenrahmens und der Prozessbilder. Die Erstellung aller notwendigen Systemkonfigurationen (Formate, Einheiten, Sprachen, Rezepturen, Fonts, Farben) erfolgt im intuitiv bedienbaren Editor, so dass für die Erstellung üblicher Visualisierungen vom Anwender keinerlei Kenntnisse in Java abverlangt werden.
  • Die mit dem Designer erstellten Visualisierungen können auf verschiedene Art und Weise betrieben werden: Als Ablaufumgebung kann entweder ein Visualisierungsgerät selektiert werden oder ein gewöhnlicher PC. Alternativ ist es möglich, die Anwendung als Java-Applet auf einer Steuerung oder einem anderen, mit Webserver ausgestatteten Rechner zu hinterlegen. Mit einem Zugriff über einen entsprechenden Webbrowser kann dann von einem beliebigen Computer die Visualisierung ausgeführt werden.
  • Aufbauend auf der Bibliothek des Standard Widget Toolkit (SWT) werden außerordentlich schnell Oberflächen realisiert. Alle üblichen grafischen Grundkomponenten zur Darstellung von Interaktions- bzw. Steuerelementen (Push-Buttons, Check Boxes etc.) stehen dazu dem Anwender in einer zugehörigen Toolbox bereits zur Verfügung.
  • Durch die Unterstützung zahlreicher Bildformate für Icons oder in dynamischen Anzeigen lassen sich gefällige Visualisierungsseiten sehr rasch in einer für den Anwender verständlichen Form gestalten. Einsparungen bei Engineering-Kosten und Komfort für den Maschinenbediener bringen die integrierten Cursor-Verkettungen und Tabulator-Reihenfolgen, welche auch automatisch generiert und am Bildschirm kontrolliert werde können.
  • In kürzester Zeit lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Designer einfache Maschinen- und Anlagenvisualisierungen entwickeln. Insbesondere während der Inbetriebnahme von Anlagen ist das Werkzeug außerordentlich hilfreich: In Minutenschnelle können wichtige Systemparameter visualisiert werden und dem Anwender ist das Debugging erleichtert.
  • Mit Hilfe des Java Visualisierungs-Code-Generators lassen sich unabhängig von dem auf der Hardware eingesetzten Betriebssystem auf einfache Art und Weise webfähige Java-Visualisierungen über einer grafischen Oberfläche entwickeln und gestalten. Die Benutzerführung ermöglicht die rasche Definition des Datenrahmens und der Prozessbilder.
  • Die Erstellung aller notwendigen Systemkonfigurationen wie z. B. Formate, Einheiten, Sprachen, Rezepturen, Fonts und Farben erfolgen in intuitiv bedienbaren Editoren, so dass für die Erstellung üblicher Visualisierungen vom Anwender keinerlei Kenntnisse in Java verlangt werden.
  • Die mit dem Designer erstellten Visualisierungen können unterschiedlich betrieben werden. Als Ablaufumgebung kann entweder ein Visualisierungsgerät selektiert werden oder ein handelsüblicher PC. Weiters ist es möglich, die Anwendungen als Java-Applet auf einer Steuerung, die mit einem Webbrowser ausgestattet ist, zu hinterlegen. Mit einem Zugriff über einen entsprechenden Webbrowser kann dann auf jedem Computer die Visualisierung ausgeführt werden.
  • Für die Erzeugung der Prozessbilder steht der Designer als intuitiv bedienbarer, grafischer Editor zur Verfügung. Aus mitgelieferten Grundelementen, wie Schaltflächen, Eingabefeldern oder Auswahllisten, werden die Seiten aufgebaut und mit Prozessvariablen verknüpft. Durch die zahlreichen unterstützten Grafikformate können eigene Abbildungen und Icons bequem integriert werden. Komfortable Dialoge führen den Anwender durch alle wichtigen Arbeitsschritte, so dass für eine einfache Visualisierung keinerlei Programmierkenntnisse notwendig sind.
  • Fertig erstellte Applikationen können per Mausklick entweder als komplette Anwendung direkt am PC oder auf den Visualisierungsgeräten gestartet werden. Darüber hinaus erlaubt der Designer eine Anwendung auch als Applet auf einer Steuerung oder sonstigem Rechnersystem mit integriertem Webserver zu hinterlegen. Dadurch kann der Zugriff von überall aus dem Netz mit einem Browser erfolgen, dessen integrierte Java Virtual Machine die Visualisierungsanwendung ladet und als Applet anzeigen kann. Die laufende Anwendung ist voll netzwerkfähig und kommuniziert selbständig mit den Schnittstellen aller Automatisierungsgeräte.
  • Besondere Eigenschaften:
    • • Vollgrafische Visualisierungssoftware für HMI-Anwendungen (Bedienen/Beobachten)
    • • Komplettes Konfigurationswerkzeug mit grafischer Benutzeroberfläche (Eclipse)
    • • Plattformneutral dank Java-Technologie
    • • Online Sprachumschaltung
    • • Rezepturen/Datensatzverwaltung
    • • Visualisierungen ablauffähig auf PC, IPC, Web-Terminals, Control-Terminals
    • • Webfähig durch Applets
    • • Schnelle Grafik: SWT
    • • Komfort für industrielle Terminals
    • • Cursor-Verkettung, TAB-Ordner
    • • Soft-Tastatur, Nummernfeld
    • • Umfangreiche Querverweise/Suchen
    • • Eingabehilfen: „Content Assistance"
    • • Der Designer unterstützt die wichtigsten Bedienelemente und Bildformate, ist vollgrafisch und erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Schrifttypen. Der Benutzer kann zwischen beliebig vielen Sprachen der Visualisierungsapplikation online umschalten. Neben zahlreichen Animationsarbeiten können für Benutzereingaben vorgefertigte und einfach zu konfigurierende Kommandos hinterlegt werden.
    • • Übliche Elemente der Oberflächen-Gestaltung wie Schaltflächen, Textfeld, Auswahlbox etc.
    • • Konfigurierbare Kommandos
    • • Grafikformate: JPG, BMP, GIF, PNG, ICO
    • • Konfigurierbare Cursorverkettung mit Logikanalyse und Auto-Funktion und grafischer Überprüfung
    • • Konfigurierbare Tabulator-Sequenz
    • • Zooming und Sprachumschaltung im grafischen Editor
    • • Querverweisfunktion mit Ergebnislisten
  • Die anzuzeigenden Prozesswerte (Steuerungsvariablen) müssen nicht manuell eingegeben werden, sondern sind alternativ auch direkt von online verfügbaren Steuerungen selektierbar. Jede Visualisierung kann gleichzeitig Größen von verschiedenen Steuerungen visualisieren. Weiters stehen lokale Visualisierungsvariablen als Rechenwerte oder Hilfsgrößen für die Oberflächenanimation zur Verfügung. Einheitliche Zahlenformat- oder Wertebereichsfestlegung direkt an den Variablen, funktionale Farb- und Schriftnamen, sowie umfangreiche Querverweisfunktionen unterstreichen den Anspruch geringstmöglicher Engineeringaufwände, sowohl bei Erstprojektierung wie auch in der Wartung.
    • • Frame-Layout (mehrere Bilder in einem Hauptbild) für übersichtliche Gestaltung und Menüs
    • • Einstellbare Aktualisierungsraten
    • • Selektiv je Bild/Frame
    • • Flimmerfreie Darstellung durch DoubleBuffering
    • • Übernahme des Widget-Styles von den Einstellungen des unterlagerten Betriebssystems
    • • Online Sprachumschaltung
    • • Asiatische Zeichensätze
    • • Beliebig viele Prozessbilder (abhängig vom verh. Speicher)
    • • Effiziente SPS-Kommunikation (automatische Gruppen)
    • • Vollgrafische Entwicklungsumgebung
    • • Realisiert als Eclipse Plug-In Multiprojektverwaltung
    • • Widgets (SWT) und Primitive (Draw2D)
    • • Konfigurationsdaten im XML-Format
    • • Erstellte Projekte bestehen aus compilliertem Java-Code (alle Laufzeitelemente und Kommunikationsschichten direkt integriert)
    • • Umfangreiche Plausibilitätschecks und
    • • Fehlermanagement
    • • Flexibles Deployment (Applet, Application, Cross-Platform)
  • Die flexible Einsetzbarkeit des Visualisierungssystems zeigt sich insbesondere durch die unterstützten Zielsysteme. Dank nativer Java Code-Generierung bringt eine erstellte Anwendung alle benötigten Komponenten selbst mit und setzt nur das Vorhandensein einer entsprechenden Java Virtual Machine mit SWT-Grafikunterstützung voraus. Auf den erfindungsgemäß verwendeten Control-Terminals läuft dank Embedded Virtual Machine die Visualisierung sogar parallel zum Echtzeit Programm der SPS oder den Reglern ab.
  • Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
  • Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
  • Es zeigen:
  • A: eine Anordnung nach dem Stand der Technik;
  • 1: die Ansicht eines Projektiermoduls mit Darstellung der grafischen Oberfläche;
  • 2: Blockdiagramm des Prozesses, wie die Visualisierung und Bedienung und Steuerung einer Anlage nach der Erfindung entsteht in Vergleich zu dem Prozessablauf nach A nach dem Stand der Technik;
  • 3: schematisiert die Umsetzung eines XML-Files in ein Java Quell-Code;
  • 4: der Aufbau des Java Visualisierungs-Code-Generators im Detail;
  • 5: das Visualisierungsgerät als ablauffähiges System als Ergebnis der Programmierung der Benutzeroberfläche in 1.
  • In A wird zunächst der Stand der Technik erläutert, wobei der Vergleich zwischen der A und der nachfolgend erläuterten 2 wesentlich ist, weil anhand des Vergleiches die Unterschiede der Erfindung zum Stand der Technik besser verdeutlicht werden können.
  • In A ist dargestellt, dass beim Stand der Technik bereits schon bekannt ist, ein Projektiermodul 1 zu verwenden, welches über einen Datenpfad mit einer Projekt-Datenbank 2 verbunden ist, aus dem das Projektiermodul 1 seine Daten erhält.
  • Unter Verwendung dieser Daten wird über einen Datenpfad 9 ein Einrichter 7 (Deploy) angesteuert, der aus den im Projektiermodul erstellten Daten über eine Datenpfad 10 ein Visualisierungsgerät 8 ansteuert. Das Visualisierungsgerät 8 ist eine Zielhardware, die über ein Visualisierungslaufzeitsystem 16 verfügt, das seinerseits mit einem Skript-Interpreter 17 zusammenwirkt.
  • Mit dem Laufzeitsystem kann man demzufolge nicht nur über die Projekt-Datenbank 2 Daten zur Verfügung stellen, sondern auch noch über einen eignen Skript-Interpreter 17.
  • Wichtig ist, dass mit dem ablauffähigen Visualisierungsgerät 8 über eine zugeordnete Verbindung, die bevorzugt als Ethernet-Verbindung 11 ausgebildet ist, ein Ethernet-Bus 12 angesteuert wird, an dem eine Vielzahl von einzelnen Steuerungen 13, 14, 15 angeschlossen sind.
  • Alle Steuerungen können nun von dem Visualisierungsgerät 8 angesteuert werden.
  • Nachteil der Anordnung nach dem Stand der Technik ist, dass stets eine unlösbare Verbindung zwischen der Projekt-Datenbank 2 und dem Projektiermodul 1 über das Target in Verbindung mit einem Visualisierungslaufzeitsystem 16 notwendig ist. Dies erhöht den Programmieraufwand im entscheidenden Maße, denn stets muss dem Target auch ein zugeordnetes Visualisierungslaufzeitsystem 16 zur Verfügung gestellt werden. Es gibt damit eine klare Plattformbindung, denn es muss stets dafür gesorgt werden, dass das Visualisierungslaufzeitsystem 16 auf der durch das Visualisierungsgerät 8 definierten Plattform auch ablauffähig ist. Ein Wechsel der Plattform oder ein Wechsel der Programmiersprache ist in diesem System nicht möglich. Es handelt sich um einen klassischen Interpreter, der demzufolge plattformgebunden mit dem hardwareabhängigen Visualisierungsgerät 8 verbunden ist. Es handelt sich deshalb um eine unnötige Beschränkung, die unter anderem durch die vorliegende Erfindung aufgehoben werden soll.
  • Generell kann gesagt werden, dass es sich um ein plattformabhängiges Laufzeitsystem handelt.
  • Weiterer Nachteil ist, dass ein programmiersprachen-abhängiger Eingriff in das erstellte System des Visualisierungsgerätes 8 nicht möglich ist.
  • Wenn ein Eingriff gefordert wird, muss man sich an die vorgegebenen Skript-Schnittstellen des Skript-Interpreters 17 halten und nur in dessen Bereich kann ein Eingriff in den Programmcode auf dem Visualisierungsgerät 8 durchgeführt werden. Es ist nicht möglich, das System nach dem Stand der Technik auf Source-Code-Ebene zu analysieren, weil der Source-Code bereits schon in dem Einrichter 7 verarbeitet wird und ein Debuggen des Source-Codes auf Source-Code-Ebene deshalb nur schwierig möglich ist.
  • Es gibt demzufolge keinen Source-Code der in der Anordnung nach dem Stand der Technik verwendet wird, mit Ausnahme eines Skripting-Codes der im Skipt-Interpreter verwendet wird.
  • Ein solches System nach dem Stand der Technik ist deshalb nur schwer außerhalb der Möglichkeiten des Projektiermoduls 1 veränderbar, schwer zu debuggen und jede Korrektur und Eingriff in das System ist außerordentlich zeitaufwändig. Die Eingriffsmöglichkeiten sind im Übrigen stark beschränkt.
  • Will man sich außerhalb der Möglichkeiten des Projektiermoduls 1 und dessen Eingabebefehlen und Eingabevorrates bewegen, gibt es bei diesem System Keine Möglichkeit, von außerhalb zusätzliche Befehle einzuschleusen.
  • Durch Verwendung eines Skript-Interpreters und einem plattformabhängigen Visualisierungs-Laufzeitsystem ergeben sich hohe Ablaufzeiten mit einer langsamen Verarbeitung des dort hinterlegten Codes.
  • Hier setzt die Erfindung ein, wobei zunächst anhand der 1 das Aussehen des Projektiermoduls 1 näher dargestellt wird.
  • Es handelt sich im Prinzip um die Darstellung eines Bildschirmes. Auf diesem Bildschirm eines beliebigen Eingabegerätes (PC) ist eine grafische Oberfläche 18 angeordnet, die im Wesentlichen aus einem Maschinenmodell 20 besteht, welches auf einem zunächst leeren Blatt errichtet wird. Durch Ziehen von einzelnen Komponenten einer Palette 23 auf das (zunächst als leeres Blatt vorhandene) Maschinenmodell 20 wird so eine ablauffähige Steuerung erzeugt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird auf der Zeichenfläche 19 eine Steuerung für eine Maschine erstellt, wobei als Beispiel zwei verschiedene Förderbänder zur Förderung unterschiedlicher Produkte zusammenlaufen und gemeinsam in einen Heizofen befördert werden.
  • Der Benutzer des Projektiermoduls kann demzufolge aus einzelnen Bausteinen zunächst das Maschinenmodell 20 errichten und dann auf dem Maschinenmodell 20 ein oder mehrere Datenpunkte 26 erzeugen.
  • Ein solcher Datenpunkt 26 (beispielsweise auf dem Heizofen angeordnet) regelt die Heiztemperatur in bestimmten Grenzen. Hierzu werden Ein- und Ausgabefelder 24 erstellt, in denen die geforderten Temperaturen des Heizofens hinterlegt werden.
  • Ferner werden ein oder mehrere Alarmkomponenten 22 definiert, mit denen es möglich ist, bei Abweichung der eingegebenen Werte von den tatsächlich vorhandenen Werten eine Alarmmeldung zu erzeugen.
  • Ferner werden Zustandskomponenten 21 erzeugt, mit denen bestimmte Zustände auf dem Maschinenmodell 20 überwacht werden. Diese Zustände werden bestimmten Punkten des Maschinenmodells zugeordnet.
  • Von einer Verwaltungsoberfläche 25 können mehrere Projekte verwaltet werden.
  • Wichtig bei der in 1 dargestellten Bedienoberfläche (später auch als Designer bezeichnet) ist, dass man ein komplett ablauffähiges Maschinenmodell 20 auf einer zunächst leeren Zeichenfläche 19 aus vordefinierten Bausteinen, Linien, Kreisen und anderen Bauelementen erzeugt und an jedem beliebigen Punkt des Maschinenmodells Zustandsüberwachungspunkte, Alarmpunkte, Temperaturangabepunkte und andere Steuerungsparameter hinterlegt.
  • Anhand der 2 werden nun die wesentlichen Vorteile der Erfindung gegenüber einem gleichartigen Ablaufdiagramm nach dem Stand der Technik (A) näher erläutert.
  • Zunächst wird darauf hingewiesen, dass das in der 2 dargestellte Projektiermodul 1, welches in 1 näher erläutert ist, in seinem Umfang wesentlich über ein Projektiermodul nach dem Stand der Technik (A) hinausgeht.
  • Über einen Datenpfad 30 werden die vom Projektiermodul 1 angeforderten Daten in eine Projekt-Datenbank 2 eingelesen, und dort vorzugsweise als XML-Daten vorgehalten. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die Verwendung eines XML-Codes hat den Vorteil, dass man in sehr unterschiedlichen Bedienoberflächen arbeiten kann und dass es sich um einen sehr weit verbreiteten Code handelt.
  • Es können auch andere Datenbeschreibungsformate verwendet werden, wie zum Beispiel HTML oder jeder andere ASCII-Code verwendet werden.
  • Wichtig ist, dass im Wesentlichen das Ablaufdiagramm nach 2 im Vergleich zu der A oberhalb eines Trennbalkens 49 bei Position 50 etwa gleich ausgebildet ist und dass die wesentlichen Erfindungsschritte unterhalb der Trennlinie 49 bei Position 51 stattfinden.
  • Wichtig bei der Erfindung ist nämlich, dass die aus der Projektdatenbank ausgelesenen Daten über einen Datenpfad 31 einen Code-Generator 3 eingegeben werden, der das XML-File der Projektdatenbank in einen ablauffähigen Java-Source-Code übersetzt.
  • Es handelt sich demzufolge um einen erfindungsgemäßen Umsetzer, der auch als Code-Generator fungiert. Die Umsetzung wird anhand der 3 näher erläutert.
  • Man erkennt, dass aus einer XML-Datei 27, die hier als Tabelle dargestellt ist, über Abbildungsbefehle 28 ein ablauffähiger Java-Source-Code 29 erstellt wird. Dies ist der wesentliche Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, denn beim Stand der Technik war eine solche Code-Umsetzung nicht gegeben.
  • Durch Erzeugung eines Java-Source-Codes in der Java-Source-Code-Datei 4 (Verbindung 42) ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass man nun auf einer lesbaren Source-Code-Ebene ist, in die auch ein Eingriff möglich ist. Dies ist neu gegenüber dem Stand der Technik.
  • Demzufolge ist vorgesehen, dass die Java-Source-Code-Datei 4 über eine Verbindung 44 mit einem Compiler 5 verbunden ist, der aus dem Java-Source-Code einen Java-Byte-Code erzeugt und in der Java-Byte-Code-Datei 6 ablegt.
  • Dies erfolgt dadurch, dass der Compiler 5 über eine Verbindung 43 mit der Java-Byte-Code-Datei 6 verbunden ist. In dieser Java-Byte-Code-Datei werden class-Files erzeugt, die z. B. in einer Archivdatei „jar" zusammengefasst werden.
  • Über eine Verbindung 45 ist die Java-Byte-Code-Datei 6 mit einem Einrichter 7 verbunden, der den Java-Code-Ablaufweg gestaltet, indem er diese auf das Zielgerät kopiert, was im vorliegenden Fall als Visualisierungsgerät 8 bezeichnet wird.
  • Wichtig ist nun, dass auf dem Visualisierungsgerät 8 ein ablauffähiges Programm erstellt wurde, welches unmittelbar über die vorher beschriebene Ethernet-Verbindung 11 mit dem Ethernet-Bus 12 zusammenarbeitet, um so die einzelnen Steuerungen 13, 14, 15 über die Verbindungen 55 anzusteuern.
  • Aus dem Ablaufdiagramm der 2 ergibt sich, dass im Wesentlichen der Ablauf jenseits der Trennlinie 52 unterhalb der Position 54 etwa dem Ablauf nach dem Stand der Technik entspricht. Wichtig ist jedoch, dass oberhalb der Trennlinie 52 bei Position 53 die Erfindung gegeben ist, denn es ist im Stand der Technik nicht bekannt, im Bereich zwischen der Verbindung eines Projektiermoduls 1 und einem Target 8 (Visualisierungsgerät) einen Source-Code zu erzeugen, mit dem man nun ohne weiteres entsprechende Modifizierungen durchführen kann.
  • Hier liegt der wesentliche Wert der Erfindung, denn es ist nun für einen Benutzer ohne weiteres möglich, in den Source-Code der Datei 4 einzugreifen.
  • Hierzu werden bekannte Werkzeuge 56 verwendet, mit denen unmittelbar eine Modifizierung der Java-Source-Code-Datei möglich ist. Solche Werkzeuge gehören zwar zum Stand der Technik, die Anwendung dieser Werkzeuge 56 bei einer derartigen Ablaufsteuerung war bisher jedoch noch nicht bekannt.
  • Der Designer der gesamten Steuerungs- und Bedienungsanlage kann somit unmittelbar dem ihm bekannten Java-Source-Code über bekannte Werkzeuge 56 ändern und modifizieren. Das war im Stand der Technik in A nicht möglich.
  • Damit ist es erstmals möglich mit bekannten Werkzeugen 56 den Java-Source-Code einer Visualisierung zu debuggen. Er kann auch darüber hinaus Objekte, die in dem Projektiermodul 1 nicht zur Verfügung stehen, frei hinzufügen und Ansichten erzeugen, die eigentlich nur durch aufwändige Programmierarbeiten möglich sind.
  • Damit ergibt sich eine wesentlich erweiterte grafische Entwicklungsoberfläche, denn es ist erstmals möglich, auf der Java-Ebene in Verbindung mit einem Projektiermodul 1 und unabhängig von diesem Projektiermodul in die Bedienung und Steuerung einer Anlage einzugreifen und diese zu modifizieren.
  • Das Projektiermodul 1 funktioniert also mit bekannten Werkzeugen 56, mit denen noch zusätzliche Änderungen angeführt werden können.
  • Demzufolge liegt der Kern der Erfindung darin, dass im Hinblick auf die Bedienung und Steuerung einer Anlage mit Hilfe einer grafischen Entwicklungsoberfläche eine automatische Java-Code-Generierung stattfindet.
  • Die Kombination eines Entwicklungswerkzeuges mit visueller Darstellung einzelner Module und der Plattform-Unabhängigkeit ist demzufolge neu gegenüber dem Stand der Technik.
  • Nachfolgend werden noch einige weitere Vorteile wie folgt zusammengefasst:
    • • Auf der Zielhardware ist kein Laufzeitsystem notwendig.
    • • Bei bisherigen grafischen Code-Generierungssystemen sind nur Teilfragmente als Source-Code verfügbar. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Source-Code zur Gänze offen gelegt und auch veränderbar
    • • Der Java-Source-Code kann mit Standard Tools angepasst werden.
    • • Als virtuelle Maschinen kommen Standard virtuelle Maschinen (Es sind somit sämtliche Targets wie zum Beispiel Windows, Linux, etc. möglich) aber auch virtuelle Maschinen für Embedded Systeme zum Einsatz. Bei Embedded Systemen liegt eine abgespeckte, reduzierte Plattform wie zum Beispiel Web-Terminals vor.
  • Anhand der 4 wird technisch erläutert, wie ein Java-Visualisierungs-Code-Generator im Detail aufgebaut ist.
  • Im Projektiermodul 1 ist die Verwaltungsoberfläche 25 angeordnet, die anhand der 1 bereits schon erläutert wurde.
  • Auf dieser Verwaltungsoberfläche 25 wird die Zeichenfläche 19 erzeugt, und auf dieser Paletten 23, sowie Eingabe- und Anzeigefelder 24 angeordnet.
  • Über die Datenpfade 30, 31 wird nun die Projekt-Datenbank 2 angesteuert, die einen bidirektionalen Datenaustausch mit dem Projektiermodul 1 ausführt. In dieser Datenbank sind Projektierdaten 32 hinterlegt, die mit dem Maschinenmodell 20 verbunden sind. Das Maschinenmodell 20 wird demgemäss auf der Zeichenfläche 19 erstellt und besteht beispielsweise – wie vorstehend erläutert – aus einer Maschine mit Steuerungselementen, Antriebselementen, Überwachungs- und Alarmelementen.
  • Hierzu werden Eingabefelder und Alarmfelder, sowie Zustandskomponentenfelder verwendet.
  • Wenn die Projektdaten 32 mit dem Maschinenmodell 20 in der Projekt-Datenbank 2 verknüpft sind, können zusätzlich auch noch über ein Speichermedium weitere Projektdaten eingespeist werden.
  • Im Sinne des Ablaufdiagramms der 2 erfolgt nun ein Abbildungsbefehl 28 (siehe auch 3), so dass die in der Projektdatenbank 2 erzeugten Daten dem Code-Generator 3 eingespeist werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach 4 besteht der Code-Generator aus zwei verschiedenen Modulen, nämlich dem oberen Feld und dem unteren Feld.
  • In dem unteren Feld ist ein Modul 35 zur Code-Generation vorhanden, welches über eine Verbindung 44 mit einem Modul 36 in Verbindung steht. In diesem Modul 36 wird der Byte-Code erzeugt.
  • Weiters enthält das Speichermedium 34 die Daten während der Projektierung.
  • Die in dem unteren Feld dargestellten Module können über weitere Verbindungen, zum Beispiel mit der Java-Source-Code-Datei 4 verbunden sein.
  • Am Ausgang des Moduls 36 werden jedenfalls Binärdaten 41 erzeugt, wobei das Modul 36 über zugeordnete Verbindungen auch mit der Java-Byte-Code-Datei 6 verbunden ist.
  • Am Ausgang des Moduls 36 sind nun die einzelnen Verbindungen 43 zu den zugeordneten Ausgangsobjekten 37, 38, 39, 40 vorgesehen.
  • Im Ausgangsobjekt 37 handelt es sich zum Beispiel um eine Applikation für das lokale Starten der erstellten Visualisierung.
  • Bei dem Ausgangsobjekt 38 handelt sich um ein steuerungsspezifisch ausführbares Programm und bei dem Modul 39 handelt es sich um ein Applet, das über ein Web-Interface startbar ist.
  • Bei dem Ausgangsobjekt 40 handelt es sich um ein Webstart-Modul, das über ein Standardprotokoll in der Java-Welt ausführbar ist.
  • Es handelt sich hierbei um eine Webstart-Technologie, mit der es möglich ist, über einen handelsüblichen Browser die Bedienung und Steuerung einer Maschine vorzunehmen. Dies wird über das Ausgangsobjekt 39 bewerkstelligt.
  • Über die Verbindung 45 erfolgt die Verbindung zu dem Einrichter 7, der seinerseits mit dem Visualisierungsgerät 8 verbunden ist.
  • Wichtig ist nun, dass in 5 eine vollständig ablauffähige Oberfläche auf dem Visualisierungsgerät 8 zur Verfügung gestellt ist, und zwar durch die Eingabebefehle, die über das Projektiermodul nach 1 vorgenommen wurden.
  • Damit ergibt sich ein voll ablauffähiges Maschinenmodell 20, dem eine Vielzahl von Zustandskomponenten, Ablaufkomponenten und Alarmkomponenten 22 implementiert sind und zusätzlich können auch noch einzelne Knöpfe programmiert sein, wie z. B. der Schalter auto 46, der Schalter manuell 47 oder der Schalter stop 48.
  • Ferner ist wichtig, dass durch unmittelbare Eingabe in die Eingabe- und Anzeigefelder 24 der Ablaufprozess der konkret angesteuerten Maschine unmittelbar beeinflusst werden kann.
  • Damit ist es erstmals möglich, mit sehr großer Freiheit und sehr großen universellen Einsatzbereich ein derartiges Maschinenmodell zu erzeugen und zu verändern, ohne dass es der Beherrschung einer Programmiersprache bedarf.
  • Ein Eingriff in das Maschinenmodell, der von dem Projektiermodul 1 nicht gedeckt ist, kann jedoch trotzdem auf der Programmiersprachenebene vorgenommen werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.
  • 1
    Projektier-Modul
    2
    Projekt-Datenbank
    3
    Code-Generator (Build)
    4
    Java Source Code Datei
    5
    Compiler
    6
    Java-Byte-Code-Datei
    7
    Einrichter (Deploy)
    8
    Visualisierungsgerät
    9
    Datenpfad
    10
    Datenpfad
    11
    Ethernet-Verbindung
    12
    Ethernet-Bus
    13
    Steuerung
    14
    Steuerung
    15
    Steuerung
    16
    Visualisierungslaufzeitsystem
    17
    Skript-Interpreter
    18
    Grafische Oberfläche
    19
    Zeichenfläche
    20
    Maschinenmodell
    21
    Zustandskomponente
    22
    Alarmkomponente
    23
    Palette
    24
    Eingabe- und Ausgabefelder
    25
    Verwaltungsoberfläche
    26
    Datenpunkt
    27
    XML-Datei
    28
    Abbildungsbefehl
    29
    Java-Source-Code
    30
    Datenpfad
    31
    Datenpfad
    32
    Projektierdaten
    34
    Speichermedium
    35
    Modul
    36
    Modul
    37
    Ausgangsobjekt
    38
    Ausgangsobjekt
    39
    Ausgangsobjekt
    40
    Ausgangsobjekt
    41
    Binärdaten
    42
    Verbindung
    43
    Verbindung
    44
    Verbindung
    45
    Verbindung
    46
    Schalter auto
    47
    Schalter manuell
    48
    Schalter Stopp
    49
    Trennlinie
    50
    Position
    51
    Position
    52
    Trennlinie
    53
    Position
    54
    Position
    55
    Verbindung
    56
    Werkzeug

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bedienung und Steuerung einer maschinentechnischen Anlage mithilfe einer grafischen Entwicklungsoberfläche und automatischer Java-Code-Generierung unter Verwendung eines Programmgenerators, wobei einzelne grafische Entwicklungsmodule auf eine Benutzeroberfläche gezogen werden, um ein bestimmtes ablauffähiges Programm zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Bildschirm eines beliebigen Eingabegerätes eine grafische Oberfläche (18) angeordnet ist, die im wesentlichen aus einem Maschinenmodell (20) besteht, welches auf einem zunächst leeren Blatt errichtet wird, dass durch Ziehen von einzelnen Komponenten einer oder mehrerer Paletten (23) auf das (zunächst als leeres Blatt vorhandene) Maschinenmodell (20) eine ablauffähige Steuerung erzeugt wird und dass den Komponenten maschinenbezogene Prozessparameter (wie zum Beispiel Zustandsüberwachungspunkte, Alarmpunkte, Temperaturangabepunkte und andere Steuerungsparameter) zugeordnet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Datenpfad (30) die vom Projektiermodul (1) angeforderten Daten in eine Projekt-Datenbank (2) eingelesen werden, und dort vorzugsweise als XML-Daten vorgehalten sind, und dass die aus der Projektdatenbank ausgelesenen Daten über einen Datenpfad (31) einen Code-Generator (3) eingegeben werden, der das XML-File der Projektdatenbank in einen ablauffähigen Source-Code übersetzt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der XML-Datei (27) über Abbildungsbefehle (28) ein ablauffähiger Java-Source-Code (29) erstellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Erzeugung des Java-Source-Codes in der Java-Source-Code-Datei (4) (Verbindung 42) eine leicht bearbeitbare Source-Code-Ebene vorhanden ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Java-Source-Code-Datei (4) über eine Verbindung (44) mit einem Compiler (5) verbunden ist, der aus dem Java-Source-Code einen Java-Byte-Code in der Java-Byte-Code-Datei (6) als class-Files erzeugt, die in einem Archivfile „jar" oder einem anderen Java-Format zusammengefaßt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Verbindung (45) die Java-Byte-Code-Datei 6 mit einem Einrichter (7) verbunden ist, der den Java-Code-Ablaufweg gestaltet, indem er auf ein Visualisierungsgerät (8) kopiert, auf dem ein ablauffähiges Programm erstellt wird, welches über eine Ethernet-Verbindung (11) mit dem Ethernet-Bus (12) zusammenarbeitet, um so die einzelnen Steuerungen (13, 14, 15) über die Verbindungen (55) anzusteuern.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Java-Ebene in Verbindung mit einem Projektiermodul (1) und unabhängig von diesem Projektiermodul die Bedienung und Steuerung einer Anlage erstellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zielhardware kein Visualisierungslaufzeitsystem notwendig ist.
  9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Projektiermodul (1) die Verwaltungsoberfläche (25) angeordnet ist, auf der die Zeichenfläche (19) erzeugt ist, und auf der Paletten (23) sowie Eingabe- und Anzeigefelder (24) angeordnet sind, dass über Datenpfade (30, 31) die Projektdatenbank (2) angesteuert ist, die einen bidirektionalen Datenaustausch mit dem Projektiermodul (1) ausführt. und dass in dieser Datenbank Projektierdaten (32) hinterlegt sind, die mit dem Maschinenmodell (20) verbunden sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektdaten (32) mit dem Maschinenmodell (20) in der Projektdatenbank (2) verknüpft sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass über einen handelsüblichen Browser die Bedienung und Steuerung der Maschine erfolgt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ablauffähigen Maschinenmodell (20) eine Vielzahl von Zustandskomponenten, Ablaufkomponenten und Alarmkomponenten (22) implementiert sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch unmittelbare Eingabe in die Eingabe- und Anzeigefelder (24) der Ablaufprozess der konkret angesteuerten Maschine unmittelbar beeinflusst wird.
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