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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem, eine Visualisierungseinrichtung zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem, ein Automatisierungssystem sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Automatisierungssysteme weisen in vielen Fällen ein Visualisierungssystem auf. Auf dem Visualisierungssystem können Zustände des Automatisierungssystems dargestellt werden. Dabei kann ein Bediener über Funktionstasten neben dem Visualisierungssystem auf das System einwirken, Parameter ändern oder auch Abläufe programmieren. Je nach Visualisierungssystem bzw. Automatisierungssystem ist das Visualisierungssystem ein Teil des Automatisierungssystems oder über ein Bussystem angekoppelt abgesetzt vom Automatisierungssystem angeordnet. Somit erfüllt ein Visualisierungssystem Bedienen- oder Beobachtungsaufgaben.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Visualisierung für ein Automatisierungssystem zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem, eine Visualisierungseinrichtung zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem, ein Automatisierungssystem, ein Verwenden einer Visualisierungseinrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Touchpanels mit einer berührungssensitiven Oberfläche eine intuitive Bedienung erlauben. Gleichzeitig können einem Bediener kontextsensitiv Daten angezeigt werden und Bedienmöglichkeiten geschaffen werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen einer Berührungs-Geste von einer Visualisierungseinrichtung;
Übertragen von Daten zwischen einer Einrichtung des Automatisierungssystems und der Visualisierungseinrichtung ansprechend auf die Berührungs-Geste; und
Bereitstellen eines Signals zum Darstellen der Daten auf der Visualisierungseinrichtung.
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Unter einem Automatisierungssystem kann eine Steuerungseinheit, Maschine oder Anlage verstanden werden wie beispielsweise eine SPS, CNC-Maschine, Motorensteuerung, Robotersteuerung, Werkzeugmaschine und Ähnliches. Dabei kann ein Automatisierungssystem eine Visualisierungseinrichtung aufweisen. Unter einer Visualisierungseinrichtung kann ein Bildschirm oder ein Monitor verstanden werden, der ausgebildet ist, um optisch Daten zu präsentieren. Eine Visualisierungseinrichtung kann eine Benutzerschnittstelle aufweisen. Die Visualisierungseinrichtung kann mit dem Automatisierungssystem über eine Schnittstelle kommunizieren. Die Visualisierungseinrichtung kann eine berührungssensitive Oberfläche aufweisen. Unter einer Visualisierungseinrichtung kann ein Touchpanel verstanden werden. Unter einer Berührungs-Geste kann eine Touch-Geste verstanden werden. So kann unter einer Berührungs-Geste ein Berühren und gleichzeitiges Bewegen mit zumindest einem Körperteil eines Bedieners verstanden werden. Unter einem Einlesen kann somit ein Erfassen eines Signals verstanden werden, welches die Berührungs-Geste repräsentiert. Unter dem bereitgestellten Signal kann ein analoges oder digitales Videosignal verstanden werden. Dabei kann die Visualisierungseinrichtung ausgebildet sein, ansprechend auf das Videosignal Daten des Automatisierungssystems darzustellen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einlesens eine Position der Berührung eines Körperteils eines Bedieners während der Berührungs-Geste auf der Visualisierungseinrichtung und/oder eine Darstellung auf der Visualisierungseinrichtung eingelesen werden, um einen Kontext der Berührungs-Geste zu bestimmen. Im Schritt des Übertragens können die Daten abhängig von dem Kontext übertragen werden. Somit können auf der Visualisierung Einrichtungsdaten kontextsensitiv dargestellt werden. Hierzu kann das Signal zum Darstellen der Daten entsprechende Informationen umfassen. Vorteilhaft kann somit einem Bediener eine der Situation bzw. dem Kontext angepasste Information bereitgestellt werden.
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Günstig ist es auch, wenn im Schritt des Bereitstellens eines Signals zum Darstellen das Signal ansprechend auf den Kontext und/oder die übertragenen Daten bereitgestellt wird. Im Umkehrschluss kann ein Bediener nicht durch überflüssige Informationen abgelenkt werden. Durch das Bereitstellen eines Signals ansprechend auf den Kontext oder die übertragenen Daten können für den Kontext relevante Daten bereitgestellt werden.
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Ferner kann im Schritt des Einlesens als Berührungs-Geste eine Berührung und gleichzeitig oder alternativ eine Doppel-Berührung und ersatzweise oder ergänzend ein Wischen und ersatzweise oder ergänzend ein vorbestimmtes Verschieben und ersatzweise oder ergänzend ein Auswahl-Ziehen und ersatzweise oder ergänzend ein Drücken und Tippen und ersatzweise oder ergänzend ein Zoomen und ersatzweise oder ergänzend ein Drehen und ersatzweise oder ergänzend ein Zweifingertippen und ersatzweise oder ergänzend ein Gedrückthalten und ersatzweise oder ergänzend eine Stiftbewegung als Berührungs-Geste eingelesen werden. Unter dem vorbestimmten Verschieben kann ein träges Verschieben verstanden werden. Allgemein kann als Berührungs-Geste ein Berühren mit einem oder mehreren Körperteilen eines Bedieners zur gleichen Zeit der Visualisierungseinrichtung verstanden werden. Dabei kann das eine oder die mehreren Körperteilen des Bedieners während der Berührung der Visualisierungseinrichtung relativ zu dieser sich bewegen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Visualisierungseinrichtung zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem, wobei die Visualisierungseinrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
eine Einrichtung zum Einlesen einer Berührungs-Geste von einer Visualisierungseinrichtung;
eine Schnittstelle zum Übertragen von Daten zwischen einer Einrichtung des Automatisierungssystems und der Visualisierungseinrichtung ansprechend auf die Touch-Geste; und
eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Signals zum Darstellen der Daten auf der Visualisierungseinrichtung:
Die Visualisierungseinrichtung kann ausgebildet sein, eine Position und gleichzeitig oder alternativ eine Bewegung zumindest eines Körperteils eines Bedieners auf einer Oberfläche der Visualisierungseinrichtung zu erfassen und eine entsprechende Information bereitzustellen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Visualisierungseinrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Visualisierungseinrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Visualisierungseinrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Visualisierungseinrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Visualisierungseinrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer günstigen Ausführungsform kann die Schnittstelle zum Übertragen von Daten ausgebildet sein, die Daten unter Verwendung eines Ethernet-basierten Protokolls, insbesondere sercos und/oder PROFINET und/oder ETHERCAT und/oder OPC und/oder unter Verwendung eines entsprechenden Protokolls über LAN und/oder WLAN zu übertragen. So kann die Visualisierungseinrichtung mit dem Automatisierungssystem über eine standardisierte Schnittstelle und gleichzeitig oder alternativ über ein standardisiertes Protokoll kommunizieren.
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Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verwenden einer Visualisierungseinrichtung für ein Automatisierungssystem und ergänzend oder alternativ zum Bedienen und ergänzend oder alternativ zum Programmieren und ergänzend oder alternativ zum Visualisieren eines Automatisierungssystems und ergänzend oder alternativ einer Motorensteuerung und ergänzend oder alternativ einer Roboter-Steuerung.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Automatisierungssystem mit einer Visualisierungseinrichtung. Bei der Visualisierungseinrichtung kann es sich um eine Ausführungsform einer vorstehend beschriebenen Visualisierungseinrichtung handeln. Die Visualisierungseinrichtung kann dabei abgesetzt von dem Automatisierungssystem angeordnet sein. Die Visualisierungseinrichtung und das Automatisierungssystem können über eine standardisierte Schnittstelle miteinander bidirektional kommunizieren.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ablaufplan eines Verfahren zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Visualisierungseinrichtung zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine schematische Darstellung eines Automatisierungssystem mit einer Visualisierungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
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1 zeigt ein Ablaufplan eines Verfahren 100 zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 100 zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem umfasst einen Schritt 110 des Einlesens einer Berührungs-Geste auf einer Visualisierungseinrichtung, einen Schritt 120 des Übertragens von Daten zwischen einer Einrichtung des Automatisierungssystems und der Visualisierungseinrichtung ansprechend auf die Berührungs-Geste sowie einen Schritt 130 des Bereitstellens eines Signals zum Darstellen der Daten auf der Visualisierungseinrichtung.
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In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 wird im Schritt 110 des Einlesens eine Position der Berührung eines Körperteils eines Bedieners während der Berührungs-Geste auf der Visualisierungseinrichtung und/oder eine Darstellung auf der Visualisierungseinrichtung eingelesen, um einen Kontext der Berührungs-Geste zu bestimmen. In dem Ausführungsbeispiel werden im Schritt 120 des Übertragens die Daten abhängig von dem Kontext übertragen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 130 des Bereitstellens eines Signals zum Darstellen das Signal ansprechend auf den Kontext und ergänzend oder alternativ die übertragenen Daten bereitgestellt.
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Im Schritt des Einlesens 110 wird in einem Ausführungsbeispiel als Berührungs-Geste eine Berührung, eine Doppel-Berührung, ein Wischen, ein vorbestimmtes Verschieben, ein Auswahl-Ziehen, ein Drücken und Tippen, ein Zoomen, ein Drehen, ein Zweifingertippen, ein Gedrückthalten und ergänzend oder alternativ eine Stiftbewegung als Berührungs-Geste eingelesen.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer Visualisierungseinrichtung 200 zur gestenbasierten Datenabfrage und Datenvisualisierung für ein Automatisierungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Visualisierungseinrichtung 200 umfasst eine Einrichtung 210 zum Einlesen einer Berührungs-Geste auf einer Visualisierungseinrichtung, eine Schnittstelle 220 zum Übertragen von Daten zwischen einer Einrichtung des Automatisierungssystems und der Visualisierungseinrichtung ansprechend auf die Berührungs-Geste sowie eine Einrichtung 230 zum Bereitstellen eines Signals zum Darstellen der Daten auf der Visualisierungseinrichtung.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 220 zum Übertragen von Daten ausgebildet, die Daten unter Verwendung eines Ethernet-basierten Protokolls, insbesondere sercos, PROFINET, ETHERCAT, OPC oder unter Verwendung eines entsprechenden Protokolls über LAN oder WLAN zu übertragen.
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In einem Ausführungsbeispiel kann das in 1 beschriebene Verfahren als ein Computerprogrammprodukt umgesetzt werden und auf der in 2 beschriebenen Visualisierungseinrichtung ausgeführt werden.
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Die in 2 beschriebene Visualisierungseinrichtung wird in einem Ausführungsbeispiel für ein Automatisierungssystem, zum Bedienen, Programmieren oder Visualisieren eines Automatisierungssystems, in einer Motorensteuerung oder in einer Roboter-Steuerung verwendet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Automatisierungssystems 300 mit einer Visualisierungseinrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Automatisierungssystem 300 ist über eine Datenverbindung 310 mit der Visualisierungseinrichtung 200 verbunden. Bei der Visualisierungseinrichtung 200 kann es sich um die in 2 beschriebene Visualisierungseinrichtung 200 handeln. Die Visualisierungseinrichtung 200 weist eine Anzeige 320 auf. Die Anzeige 320 weist in dem Ausführungsbeispiel vier Felder auf. Durch eine Berührungs-Geste in einem Feld 330 der vier Felder der Anzeige 320 wird eine Abfrage und ein Übertragen 332 angestoßen und in der Folge im Kontext der Anzeige eine Programmanzeige 334 angezeigt. Analog hierzu wird durch eine Berührungs-Geste in einem Feld 340 eine Abfrage und ein Übertragen 342 angestoßen und in der Folge im Kontext der Anzeige eine Programmanzeige 344 angezeigt.
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In 3 ist eine gestenbasierte Datenabfrage und Datenvisualisierung an Automatisierungssystemen 300 beispielhaft dargestellt. Es wird eine Visualisierungslösung in Richtung Touch/Multi-Touch Bedienung gezeigt. Dabei steht die Figur beispielhaft für Visualisierung, Bedienung und Programmierung von Automationssystemen, Maschinen und Anlagen (z.B. SPS, CNC, Motion-Control, Robot-Control) mittels zumindest einer Touch-Bedienoberfläche.
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Die vorgestellte Visualisierungseinrichtung ermöglicht eine intuitive Bedienung von Automationssystemen 300 mit Touch Bedienoberflächen sowie automatisierte, kontextsensitive Abfrage und Visualisierung von Daten zwischen Visualisierungssoftware und Automationssystemen, gesteuert durch Gesten.
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Vorteilhaft ist eine Visualisierungssoftware in einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung für gestenbasiertes Bedienen ausgelegt. Dem Benutzer, der eine Touchbedienung mit Gestensteuerung erwartet, erscheint die Bedienung dadurch intuitiv und leicht nachvollziehbar.
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Die Daten, die die Visualisierung 200 anzeigen soll, werden durch Gestensteuerung automatisch vom Automatisierungssystem 300 übertragen. Dadurch wird eine von Touchgeräten gewohnte Visualisierung und Bedienung des Automationssystems ermöglicht. Zur Datenübertragung werden Ethernet-basierte Protokolle wie sercos, PROFINET, ETHERCAT oder ähnliche über LAN oder W-LAN genutzt.
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Mithilfe einer Touch-Geste bzw. Berührungs-Geste, wie beispielsweise Touch, Doppelter Touch, Wischen etc., wird die Datenübertragung zwischen Automationssystem und Visualisierungssoftware gestartet. Je nach Kontext werden durch Gesten die für den Kontext passenden Daten automatisch vom Automationssystem geladen. Nachfolgend werden die geladenen Daten automatisch visualisiert. Die Art der Darstellung ist dabei ebenfalls kontextbezogen.
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Durch die Anwendung der gestenbasierten Bedienung kann die zur Verfügung stehende Bildschirmfläche wesentlich besser ausgenutzt werden. Klassisch notwendige Bedienelemente (z. B. Funktionstasten) können entfallen.
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Durch die gestenbasierte Datenübertragung und Datenvisualisierung wird eine intuitive, leicht erlernbare Bedienung eines Automationssystems ermöglicht. Die einfachere, kontextbezogene Bedienung reduziert Bedienfehler und erhöht die Produktivität beim Bedienen und Beobachten. Gleichzeitig wird das Benutzererlebnis wesentlich verbessert.
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In 3 ist ein Automatisierungssystem 300 mit einer Visualisierung 200 beziehungsweise Bedienstation 200 dargestellt, welche mittels einer Datenverbindung 310 über Ethernet-basiertes Protokoll (LAN, W-LAN, Bluetooth) verbunden sind. Eine Abfrage/ein Übertragen des Programms vom Automatisierungssystem erfolgt durch eine Touchgeste im Kontext der Programmanzeige. Eine Anzeige 334 des abgefragten Programms erfolgt im Programm Editor (Bildschirm der Bedienstation nach Ausführung von einer Abfrage). Eine Abfrage/Übertragen der Parameter-Historie erfolgt durch eine Touch-Geste im Kontext der Parameteranzeige. Eine Anzeige 344 der Historie der Parameter wird auf einer Anzeige 344 auf dem Bildschirm der Bedienstation nach Ausführung von einer Berührungs-Geste in dem Feld 340 zur Parameteranzeige dargestellt.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Bedienstation 200 mit Visualisierungssoftware über ein LAN-Ethernet-Kabel 310 mit einem Automatisierungssystem verbunden. An der Bedienstation 200 wird mithilfe einer Geste-2-Finger-Touch 340 eine Datenübertragung und nachfolgende Visualisierung der vom Automatisierungssystem 300 übertragenen Daten gestartet. Dazu wird die Geste im Kontext der Parameteranzeige auf dem Bildschirm angewendet. Daraufhin fordert die Visualisierungssoftware den Werteverlauf (Historie) der Parameter beim Automatisierungssystem 300 über das OPC-UA-Protokoll an. Nachfolgend sendet das Automatisierungssystem 300 über das OPC-UA-Protokoll die Werte an die Bedienstation 200. Nach Empfang zeigt die Visualisierung die Daten in einem konfigurierbaren Format an.
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Mithilfe einer weiteren Geste – 2-maliger Touch mit einem Finger – wird anstelle der Historie von Parametern der Editor für das Programm des Automatisierungssystems 300 aufgerufen. Dazu wird die Geste im Kontext der Programmanzeige 330 auf dem Bildschirm angewendet. Daraufhin fordert die Visualisierungssoftware das aktuelle Programm beim Automatisierungssystem 300 über das OPC-UA-Protokoll an. Nachfolgend sendet das Automatisierungssystem 300 über das OPC-UA-Protokoll das Programm an die Bedienstation 200. Nach Empfang zeigt die Visualisierung das Programm im Editor 334 an. Nach dem Editieren wird ein geändertes Programm von der Bedienstation 200 über das OPC-UA-Protokoll an das Automatisierungssystem 300 gesendet und dort gesichert. Dann schaltet die Visualisierung wieder zurück zur Programmanzeige 330.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verfahren
- 110
- Schritt des Einlesens
- 120
- Schritt des Übertragens
- 130
- Schritt des Bereitstellens
- 200
- Visualisierungseinrichtung
- 210
- Einrichtung zum Einlesen
- 220
- Schnittstelle zum Übertragen
- 230
- Einrichtung zum Bereitstellen
- 300
- Automatisierungssystem
- 310
- Datenverbindung
- 320
- Anzeige
- 330
- Feld der Anzeige
- 332
- Übertragung
- 334
- (Programm-)Anzeige
- 340
- Feld der Anzeige
- 342
- Übertragung
- 344
- (Programm-)Anzeige
