DE102014202386A1

DE102014202386A1 - Method and device for controlling a production plant

Info

Publication number: DE102014202386A1
Application number: DE102014202386.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Jungnickel; Johannes Reinschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2015-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Produktionsanlage (10), bei der eine Mehrzahl von Werkstücken (22) auf einem ersten Anlagensegment (F1 bis F18) und anschließend auf zumindest einem zweiten Anlagensegment (F1 bis F18) transportiert und/oder bearbeitet werden, durch Ermitteln einer Position jedes der Werkstücke (22) auf dem ersten und/oder dem zweiten Anlagensegment (F1 bis F18) und/oder Ermitteln einer Geschwindigkeit jedes der Werkstücke (22) beim Transportieren auf dem ersten und/oder dem zweiten Anlagensegment (F1 bis F18), Bestimmen einer Weckposition (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17) auf dem ersten Anlagensegment (F1 bis F18), wobei ab Erreichen der Weckposition (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17) durch eines der Werkstücke (22) das zweite Anlagensegment (F1 bis F18) in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird und Bestimmen einer Abschaltposition (A2, A3, A4, A9, A14, A17) auf dem ersten Anlagensegment (F1 bis F18), wobei das zweite Anlagensegment (F1 bis F18) solange in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wie sowohl das zweite Anlagensegment (F1 bis F18) als auch ein Bereich zwischen der Abschaltposition (A2, A3, A4, A9, A14, A17) und dem zweiten Anlagensegment (F1 bis F18) frei von Werkstücken (22) sind, wobei das zweite Anlagensegment (F1 bis F18) beim Betrieb im ersten Betriebsmodus im Vergleich zum Betrieb im zweiten Betriebsmodus einen höheren Energieverbrauch aufweist.The invention relates to a method for controlling a production plant (10), in which a plurality of workpieces (22) are transported and / or processed on a first plant segment (F1 to F18) and subsequently on at least one second plant segment (F1 to F18), by determining a position of each of the workpieces (22) on the first and / or the second plant segment (F1 to F18) and / or determining a speed of each of the workpieces (22) during transport on the first and / or second plant segment (F1 to F18), determining a wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17) on the first plant segment (F1 to F18), wherein from reaching the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7 , W8, W9, W14, W17) is operated by one of the workpieces (22) the second plant segment (F1 to F18) in a first operating mode and determining a shut-off position (A2, A3, A4, A9, A14, A17) on the first Plant segment (F1 to F18), whereby the second Anlagensegme nt (F1 to F18) is operated in a second operating mode as long as both the second plant segment (F1 to F18) and a region between the shutdown position (A2, A3, A4, A9, A14, A17) and the second plant segment (F1 to F18) are free of workpieces (22), wherein the second plant segment (F1 to F18) has a higher energy consumption when operating in the first operating mode compared to the operation in the second operating mode.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Produktionsanlange gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern einer Produktionsanlange gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10. The present invention relates to a method for controlling a production facility according to the preamble of claim 1. Moreover, the present invention relates to an apparatus for controlling a production facility according to the preamble of claim 10.

Produktionsanlagen und Transportsysteme enthalten oft Transferlinien, die als integraler Bestandteil der Anlage konzipiert sind. Die Transferlinien bilden dabei in der Regel ein eigenes Subsystem. Dieses Subsystem kann bei Bedarf in energiesparende Zustände versetzt werden, so dass in Pausen-, Wartungs- und Störzeiten weniger Energie verbraucht wird als im Normalbetrieb. Dabei werden alle Teile des Subsystems gleichzeitig in einen energieeffizienteren Zustand versetzt. Production plants and transport systems often contain transfer lines, which are designed as an integral part of the plant. As a rule, the transfer lines form their own subsystem. If required, this subsystem can be put into energy-saving states so that less energy is consumed during pause, maintenance and disruption times than during normal operation. All parts of the subsystem are simultaneously placed in a more energy-efficient state.

Es kommt aber auch im Produktionszustand der Anlage (z. B. im Teillastbetrieb) vor, dass einzelne Anlagensegmente des Subsystems temporär nicht benötigt werden, weil sich auf ihnen gerade kein Werkstück befindet. Solange diese Segmente nicht vorübergehend in energieeffizientere Zustände geschaltet werden, unterscheidet sich ihr Energieverbrauch nicht oder nur geringfügig (z. B. durch die zusätzliche Massenträgheit der beförderten Gegenstände) vom Energieverbrauch im Volllastbetrieb. However, it also happens in the production state of the system (for example, in partial load operation) that individual system segments of the subsystem are temporarily not needed, because there is no workpiece on them at the moment. As long as these segments are not temporarily switched to more energy-efficient states, their energy consumption differs little or no (eg due to the additional mass inertia of the transported objects) from the energy consumption at full load.

In ereignisgesteuerten Anlagen können einzelne Anlagensegmente der Transferlinie immer dann in energetisch günstigere Zustände geschalten werden, wenn Be- und Entladevorgänge durch angrenzende Bearbeitungsmaschinen oder Zuführungseinrichtungen (z. B. Arbeitsstationen, Roboter oder Materialcontainer) den Zustandsübergang auslösen. Dabei wird das Anlaufen des Anlagensegments durch die Übergabe eines Teiles oder einen fest installierten Sensor am Ausgang des vorhergehenden Gerätes und das Anhalten durch die Übernahme eines Teiles oder einen fest installierten Sensor am Eingang des Folgegerätes angestoßen. In event-controlled systems, individual plant segments of the transfer line can always be switched into energetically more favorable states when loading and unloading processes by adjacent processing machines or feed devices (eg workstations, robots or material containers) trigger the state transition. In this case, the start-up of the plant segment is triggered by the transfer of a part or a permanently installed sensor at the output of the previous device and stopping by the acquisition of a part or a permanently installed sensor at the entrance of the slave device.

Beim Wechsel von Anlagensegmenten zwischen energetischen Zuständen ist zu berücksichtigen, dass der Übergang zwischen zwei Zuständen einen endlichen Zeitraum in Anspruch nimmt. Die Übergangszeiten liegen meistens zwischen einigen Millisekunden und einigen Sekunden, Die Zu- oder Abschaltung muss deshalb so vorgenommen werden, dass die betroffenen Anlagensegmente bei Eintreffen eines Teiles rechtzeitig hochgefahren und bei der Abgabe des Teiles nur dann abgeschaltet werden, wenn das nächste Teil erst nach der Summe der Übergangszeiten von Zu- und Abschaltvorgang eintrifft. Bleiben die Anlagensegmente länger als nötig in der Produktionsfreigabe, ergeben sich energetische Verluste. Werden sie dagegen zu spät hoch- bzw. vorzeitig heruntergefahren, ergeben sich Staus und Performanceverluste. When changing plant segments between energetic states, it has to be taken into account that the transition between two states takes a finite period of time. The transition times are usually between a few milliseconds and a few seconds, The connection or disconnection must therefore be made so that the affected plant segments are ramped up on arrival of a part in time and switched off at the delivery of the part only if the next part only after the Sum of the transition times of closing and shutdown process arrives. If the plant segments remain in production release for longer than necessary, energy losses occur. On the other hand, if they are shut down too late or prematurely, congestion and performance losses occur.

Wenn die Bearbeitung an den Stationen jeweils ausschließlich an einem festen Ort stattfindet, kann die Steuerung die Übergangszeiten so berücksichtigen, dass die Station entsprechend der Bearbeitungszeit am vorhergehenden Gerät rechtzeitig hochgefahren und nach der Verarbeitung bis zum Eintreffen des nächsten Teiles heruntergefahren wird. Dazu sind jeweils nur die relevanten Übergangszeiten von den Bearbeitungszeiten der vorhergehenden Anlagensegmente abzuziehen. If the processing at the stations takes place only at a fixed location, the controller can take into account the transition times so that the station is started up in time according to the processing time at the previous device and is shut down after processing until the next part arrives. For this purpose, only the relevant transitional periods are deducted from the processing times of the previous system segments.

Anders verhält es sich bei längenbezogenen Arbeitsstationen mit unregelmäßiger Belegung (z. B. einzelne Segmente von Transferlinien in Gepäckbeförderungssystemen). Beim Einlaufen eines neuen Teiles könnte das rechtzeitige Hochfahren einer anschließenden Bearbeitungsmaschine oder eines Nachfolgesegmentes von einem Sensor am Band (z. B. einer Lichtschranke) ausgelöst werden. Allerdings ist im Teillastbetrieb und in der Anlagenplanung auch die Bandgeschwindigkeit eine variable Größe. Damit hängt die Position des Sensors nunmehr sowohl von den Übergangszeiten als auch von der Bandgeschwindigkeit ab. Es kann unter anderem vorkommen, dass ein Band oder eine Bearbeitungsstation von einem Sensor gestartet werden muss, der sich auf einem mehrere Segmente vor dem aktuellen Aggregat liegenden Band befindet. Analoge Überlegungen gelten für das temporäre Abschalten in energieeffizientere Zustände. Die Installation von Sensoren mit fester Ortslage kann das Problem der energie- und performanceoptimalen Planung und Steuerung der Anlage im Produktionszustand nicht effizient lösen. The situation is different with length-related workstations with irregular occupancy (eg individual segments of transfer lines in baggage handling systems). When entering a new part, the timely start-up of a subsequent processing machine or a successor segment could be triggered by a sensor on the belt (eg a light barrier). However, in partial load operation and in plant design, the belt speed is a variable size. Thus, the position of the sensor now depends on both the transition times and the belt speed. It can happen, among other things, that a tape or a processing station has to be started by a sensor located on a band located several segments in front of the current aggregate. Analogous considerations apply to the temporary switch-off into more energy-efficient states. The installation of sensors with a fixed location can not efficiently solve the problem of energy and performance optimal planning and control of the plant in the production state.

Planungswerkzeuge, wie z.B. Plant Simulation, zur Planung von Anlagen mit Transferlinien konzentrieren sich derzeit auf den Anlagendurchsatz. Zudem kann auch der mit dem Durchsatz verbundene Energieverbrauch der Anlage simuliert werden. Allerdings muss der Nutzer dafür eigene Energiemodelle für die simulierten Anlagenaggregate in Plant Simulation einpflegen. Eine automatische Generierung von Energiemodellen durch Kopplung von Plant Simulation mit anderen Simulationswerkzeugen, wie z.B. SIZER, erfolgte bisher nur prototypisch. Planning tools, such as Plant Simulation, for the planning of plants with transfer lines, currently focus on the plant throughput. In addition, the power consumption of the system associated with the throughput can also be simulated. However, the user must enter their own energy models for the simulated plant aggregates in Plant Simulation. Automatic generation of energy models by coupling Plant Simulation with other simulation tools, such as SIZER, so far only prototypical.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2011 055 657 A1 ein Verfahren zur Simulation eines Produktions-Automatisierungssystems mit serviceorientierter Architektur, wobei Komponenten des Produktions-Automatisierungssystems durch serviceorientierte Gerätemodelle in einer serviceorientierten Simulationsumgebung repräsentiert werden. Dabei kann vom Gerätemodell ein Start oder Stopp einer Bearbeitung eines Werkstücks und/oder ein Transport eines Werkstücks und/oder ein Energieverbrauch einer Komponente simuliert werden. In this context, the describes DE 10 2011 055 657 A1 a method for simulating a production-automation system with service-oriented architecture, wherein components of the production automation system are represented by service-oriented device models in a service-oriented simulation environment. In this case, the device model can simulate a start or stop of a machining of a workpiece and / or a transport of a workpiece and / or an energy consumption of a component.

Zudem beschreibt die US 5,199,268 A ein Transportsystem, bei dem Behälter zu einer Befüllstation über ein Förderband bewegt werden und dort mit Eis befüllt werden. Dabei werden die Positionen der Behälter mit Sensoren erfasst, um die Befüllstation entsprechen ansteuern zu können. In addition, the describes US 5,199,268 A a transport system in which containers are moved to a filling station on a conveyor belt and filled there with ice. The positions of the containers are detected by sensors to be able to control the filling station accordingly.

Darüber hinaus ist in der WO 2013/044 964 A1 ein Vorrichtung zur energieeffizienten Steuerung einer Anlage beschrieben. In der Vorrichtung ist ein Strukturmodell mit den einzelnen Komponenten der Anlage hinterlegt. Des Weiteren sind die energetischen Zustände hinterlegt, die von den Komponenten eingenommen werden können. Mit der Vorrichtung kann die gesamte Anlage in einen energiesparenden Zustand geschaltet werden. In addition, in the WO 2013/044 964 A1 a device for energy-efficient control of a system described. In the device, a structural model with the individual components of the system is deposited. Furthermore, the energetic states are stored, which can be taken by the components. With the device, the entire system can be switched to an energy-saving state.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie eine Produktionsanlage effizienter betrieben werden kann. It is an object of the present invention to show a way how a production plant can be operated more efficiently.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a device having the features of patent claim 10. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern einer Produktionsanlage, bei der eine Mehrzahl von Werkstücken auf einem ersten Anlagensegment und anschließend auf zumindest einem zweiten Anlagensegment transportiert und/oder bearbeitet werden, umfasst das Ermitteln einer Position jedes der Werkstücke auf dem ersten und/oder dem zweiten Anlagensegment und/oder das Ermitteln einer Geschwindigkeit jedes der Werkstücke beim Transportieren auf dem ersten und/oder dem zweiten Anlagensegment, das Bestimmen einer Weckposition auf dem ersten Anlagensegment in Abhängigkeit von der ermittelten Position und/oder der ermittelten Geschwindigkeit der Werkstücke, wobei ab Erreichen der Weckposition durch eines der Werkstücke das zweite Anlagensegment in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird, und das Bestimmen einer Abschaltposition auf dem ersten Anlagensegment in Abhängigkeit von der ermittelten Position und/oder der ermittelten Geschwindigkeit der Werkstücke, wobei das zweite Anlagensegment solange in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wie sowohl das zweite Anlagensegment als auch ein Bereich zwischen der Abschaltposition und dem zweiten Anlagensegment frei von Werkstücken sind, wobei das zweite Anlagensegment beim Betrieb im ersten Betriebsmodus im Vergleich zum Betrieb im zweiten Betriebsmodus einen höheren Energieverbrauch aufweist. The method according to the invention for controlling a production installation in which a plurality of workpieces are transported and / or processed on a first installation segment and subsequently on at least one second installation segment comprises determining a position of each of the workpieces on the first and / or the second installation segment and Determining a speed of each of the workpieces during transporting on the first and / or the second plant segment, determining a wake-up position on the first plant segment depending on the determined position and / or the determined speed of the workpieces, wherein from reaching the wake-up position by one of the workpieces, the second plant segment is operated in a first operating mode, and determining a shutdown position on the first plant segment in dependence on the determined position and / or the determined speed of the workpieces, wherein the second Anlagensegme nt operated as long as in a second operating mode, as both the second plant segment and an area between the shutdown and the second plant segment are free of workpieces, the second plant segment when operating in the first operating mode compared to the operation in the second operating mode has a higher energy consumption ,

Die Produktionsanlage umfasst bevorzugt zumindest eine Transferlinie. Die Anlagensegmente können beispielsweise als Transportbänder ausgebildet sein, mit denen Werkstücke transportiert werden können. Die Anlagensegmente können auch als Aggregate ausgebildet sein, mit denen die Werkstücke bearbeitet werden können. Vorliegend werden die Position jedes der Werkstücke und/oder die aktuelle Geschwindigkeit jedes der Werkstücke auf den Anlagensegmenten ermittelt. The production facility preferably comprises at least one transfer line. The plant segments may for example be designed as conveyor belts with which workpieces can be transported. The plant segments can also be designed as aggregates with which the workpieces can be processed. In the present case, the position of each of the workpieces and / or the current speed of each of the workpieces on the plant segments are determined.

Anhand der ermittelten Position und/oder Geschwindigkeit wird eine Weckposition ermittelt, die sich auf dem ersten Anlagensegment befindet. Wenn eines der Werkstücke diese Weckposition erreicht, kann ein entsprechendes Trigger-Signal ausgegeben werden, in Folge dessen das zumindest eine zweite Anlagensegment angesteuert wird. Dabei können das erste und das zweite Anlagensegment beliebig zueinander angeordnet sein. Das zweite Anlagensegment muss nicht entlang des Produktionsflusses hinter dem ersten Anlagensegment angeordnet sein. Durch die Ansteuerung wird erreicht, dass das zweite Anlagensegment in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird. Des Weiteren wird eine Abschaltposition auf dem ersten Anlagensegment ermittelt. Das zweite Anlagensegment wird in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, wenn sich einerseits kein Werkstück auf dem zweiten Anlagensegment befindet und andererseits kein Werkstück zwischen der Abschaltposition und dem Ende des ersten Anlagensegments befindet. Der zweite Betriebszustand kann im Vergleich zum ersten Betriebszustand einen Energiesparmodus darstellt. Durch die Berechnung der Weckposition und Abschaltposition kann die Produktionsanlage in Abhängigkeit vom Anwendungsfall besonders energieeffizient betrieben werden. On the basis of the determined position and / or speed, a wake-up position is determined, which is located on the first plant segment. If one of the workpieces reaches this wake-up position, a corresponding trigger signal can be output, as a result of which the at least one second system segment is actuated. In this case, the first and the second plant segment can be arranged arbitrarily to each other. The second plant segment need not be located along the production flow behind the first plant segment. The activation ensures that the second system segment is operated in a first operating mode. Furthermore, a shutdown position is determined on the first plant segment. The second plant segment is operated in a second operating mode when, on the one hand, there is no workpiece on the second plant segment and, on the other hand, no workpiece is located between the switch-off position and the end of the first plant segment. The second operating state may represent a power saving mode compared to the first operating state. By calculating the wake-up position and switch-off position, the production plant can be operated in a particularly energy-efficient manner, depending on the application.

Bevorzugt werden die Weckposition und die Abschaltposition fortlaufend zu vorbestimmten Zeitpunkten bestimmt. Zum Bestimmen der Weckposition und der Abschaltposition kann beispielsweise ein entsprechendes Simulationsprogramm genutzt werden. Dabei kann bei jedem Simulationsschritt die Weckposition und die Abschaltposition für alle Anlagensegmente einer Produktionsanlage ermittelt werden. In gleicher Weise können die Weckposition und die Abschaltposition von einer Anlagen-Automatisierung bestimmt werden. Somit kann der Betrieb der einzelnen Anlagensegmente genau und energieeffizient gesteuert werden. Preferably, the wake-up position and the shut-off position are determined continuously at predetermined times. For example, a corresponding simulation program can be used to determine the wake-up position and the shut-off position. In each simulation step, the wake-up position and the shut-off position can be determined for all plant segments of a production plant. In the same way, the wake-up position and the shut-off position can be determined by a plant automation. Thus, the operation of the individual plant segments can be controlled accurately and energy efficient.

In einer Ausführungsform wird die Position jedes der Werkstücke mit einem Sensor ermittelt. Zum Ermitteln der Position können auch mehrere Sensoren verwendet werden. Die Sensoren können beispielsweise als Kamerasystem, als elektrische Kontakte und/oder als elektromagnetische Positionserfassungssysteme ausgebildet sein. Mit dem Sensor kann ein sogenannter Werkstück-Positions-Beobachter bereitgestellt werden. Mit einer geeigneten Steuerungslösung, die Informationen eines Werkstück-Positions-Beobachters auswertet, können die gerade nicht benutzten Anlagensegmente „abgeschaltet“, d.h. in einen Betriebszustand mit niedrigerem Energieverbrauch geschaltet werden. Durch eine solche temporäre Abschaltung gerade nicht benutzter Aggregate einer Anlage kann die Energieeffizienz der Anlage verbessert werden, d. h. die momentane Leistungsaufnahme der Anlage sowie der Energieverbrauch pro erzeugtem Werkstück werden verringert. In one embodiment, the position of each of the workpieces is determined by a sensor. To determine the position also several sensors can be used. The sensors can be designed, for example, as a camera system, as electrical contacts and / or as electromagnetic position detection systems. With the sensor, a so-called workpiece position observer can be provided. With a suitable control solution that evaluates information of a workpiece position observer, the unused system segments can be "turned off", i. be switched to an operating state with lower power consumption. By such a temporary shutdown just unused aggregates of a plant, the energy efficiency of the system can be improved, d. H. The current power consumption of the system as well as the energy consumption per produced workpiece are reduced.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die Position jedes der Werkstücke für einen vorbestimmten Zeitpunkt anhand einer Transportzeit und/oder einer Bearbeitungszeit des jeweiligen Werkstücks auf dem ersten und/oder zweiten Anlagensegment ermittelt. Somit kann ein Werkstück-Positions-Beobachter, der als sogenannter „Soft-Sensor“ oder als Beobachter in regelungstechnischen Sinne ausgebildet ist, bereitgestellt werden. Damit kann berechnet werden, zu welchem Zeitpunkt ein Werkstück innerhalb der Anlage eine bestimmte Position erreicht bzw. erreichen wird. In a further embodiment, the position of each of the workpieces is determined for a predetermined time based on a transport time and / or a processing time of the respective workpiece on the first and / or second system segment. Thus, a workpiece position observer, which is designed as a so-called "soft sensor" or as an observer in terms of control technology, can be provided. This can be used to calculate when a workpiece within the system will reach or reach a specific position.

Bevorzugt werden die Weckposition und die Abschaltposition in Abhängigkeit von einem Leistungsbedarf des ersten und des zweiten Anlagensegments in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand bestimmt. Somit kann für das jeweilige Anlagensegment entschieden werden, ob durch ein Umschalten von dem ersten in den zweiten Betriebsmodus und umgekehrt Energie eingespart werden kann. The wake-up position and the shut-off position are preferably determined as a function of a power requirement of the first and the second system segment in the first and the second operating state. Thus, it can be decided for the respective plant segment, whether by switching from the first to the second operating mode and vice versa energy can be saved.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Weckposition und die Abschaltposition in Abhängigkeit von einer zeitlichen Dauer, die zum Umschalten von dem ersten in den zweiten Betriebszustand benötigt wird, und/oder von einer zeitlichen Dauer, die zum Umschalten von dem zweiten in den ersten Betriebszustand benötigt wird, bestimmt. Somit können die Weckposition und die Abschaltposition für die einzelnen Anlagensegmente präzise ermittelt werden. In a further embodiment, the wake-up position and the shut-off position are dependent on a time duration required for switching from the first to the second operating state and / or a time duration required for switching from the second to the first operating state , certainly. Thus, the wake-up position and the shut-off position for the individual plant segments can be determined precisely.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Weckposition und die Abschaltposition in Abhängigkeit von einem beim Umschalten von dem ersten in den zweiten Betriebszustand benötigten Energiebedarf und/oder von einem beim Umschalten von dem zweiten in den ersten Betriebszustand benötigten Energiebedarf bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Produktionsanlage effizient betrieben werden. Furthermore, it is advantageous if the wake-up position and the shut-off position are determined as a function of an energy demand required when switching from the first to the second operating state and / or from an energy demand required when switching from the second to the first operating state. In this way, the production plant can be operated efficiently.

Bevorzugt werden die Weckposition und die Abschaltposition in Abhängigkeit von einem Modell einer Topologie der Produktionsanlage bestimmt. Zu diesem Zweck kann eine Datenbank oder eine Datei verwendet werden, die zu jedem Anlagensegment der Anlage alle anderen Anlagensegmente auflistet, die Teile bzw. Werkstücke an das Segment weiterreichen. The wake-up position and the shut-off position are preferably determined as a function of a model of a topology of the production facility. For this purpose, a database or a file can be used which lists for each plant segment of the plant all other plant segments which pass on parts or workpieces to the segment.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die bei Erreichen der Abschaltposition auf dem erste Anlagensegment durch eines der Werkstücke ein Zähler um einen Wert erhöht und der Zähler wird um einen Wert erniedrigt, falls das Werkstück das zweite Anlagensegment verlässt. Somit kann mit geringem rechentechnischem Aufwand die Steuerung der Anlage anhand der Abschaltpositionen bereitgestellt werden. In a further embodiment, upon reaching the switch-off position on the first system segment, a counter is incremented by one of the workpieces and the counter is lowered by one value if the workpiece leaves the second system segment. Thus, with little computational effort, the control of the system can be provided on the basis of the switch-off positions.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern einer Produktionsanlage, bei der eine Mehrzahl von Werkstücken auf einem ersten Anlagensegment und anschließend auf zumindest einem zweiten Anlagensegment transportierbar und/oder bearbeitbar sind, umfasst eine Erfassungseinrichtung zum Ermitteln einer Position jedes der Werkstücke auf dem ersten und/oder dem zweiten Anlagensegment und/oder zum Ermitteln einer Geschwindigkeit jedes der Werkstücke beim Transportieren auf dem ersten und/oder dem zweiten Anlagensegment, und eine Recheneinrichtung zum Bestimmen einer Weckposition auf dem ersten Anlagensegment in Abhängigkeit von der ermittelten Position und/oder der ermittelten Geschwindigkeit der Werkstücke, wobei ab Erreichen der Weckposition durch eines der Werkstücke das zweite Anlagensegment in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird und zum Bestimmen einer Abschaltposition auf dem ersten Anlagensegment in Abhängigkeit von der ermittelten Position und/oder der ermittelten Geschwindigkeit der Werkstücke, wobei das zweite Anlagensegment solange in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wie sowohl das zweite Anlagensegment als auch ein Bereich zwischen der Abschaltposition und dem zweiten Anlagensegment frei von Werkstücken sind, wobei das erste Anlagensegment beim Betrieb im ersten Betriebsmodus im Vergleich zum Betrieb im zweiten Betriebsmodus einen höheren Energieverbrauch aufweist. The device according to the invention for controlling a production installation, in which a plurality of workpieces can be transported and / or processed on a first installation segment and subsequently on at least one second installation segment, comprises a detection device for determining a position of each of the workpieces on the first and / or the second Plant segment and / or for determining a speed of each of the workpieces when transported on the first and / or the second plant segment, and a computing device for determining a wake-up position on the first plant segment depending on the determined position and / or the determined speed of the workpieces, after reaching the wake-up position by one of the workpieces, the second plant segment is operated in a first operating mode and for determining a shutdown position on the first plant segment in dependence on the determined position and / or the determined speed indifference of the workpieces, whereby the second plant segment is operated in a second operating mode as long as both the second plant segment and an area between the shutdown position and the second plant segment are free of workpieces, the first plant segment operating in the first operating mode compared to the operation in the second operating mode a higher Energy consumption.

Die vorliegend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen gelten sinngemäß für die erfindungsgemäße Vorrichtung. The advantages and developments described herein in connection with the method according to the invention apply analogously to the device according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Produktionsanlage, die als Transportsystem für Flaschen ausgebildet ist; 1 a schematic representation of a production plant, which is designed as a transport system for bottles;

2 verschiedene energetische Zustände, die von den Anlagensegmenten der Produktionsanlage eingenommen werden können; 2 different energetic states that can be taken by the plant segments of the production plant;

3 die Produktionsanlage gemäß 1 ein einem ersten Betriebszustand; 3 the production plant according to 1 a first operating state;

4 die Produktionsanlage gemäß 1 ein einem zweiten Betriebszustand; und 4 the production plant according to 1 a second operating state; and

5 eine schematische Darstellung einer Produktionsanlage in einer weiteren Ausführungsform. 5 a schematic representation of a production plant in a further embodiment.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

1 zeigt eine Produktionsanlage 10 in einer schematischen Darstellung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Produktionsanlage 10 um ein Transportsystem für Flaschen. Mit dem Transportsystem können Flaschen geprüft, befüllt, gedeckelt und in ein Flaschenlager einsortiert werden können. Die Produktionsanlage 10 umfasst vorliegend 18 Anlagensegmente F1 bis F18, die als Transportbänder bzw. Bandförderer ausgebildet sind. 1 shows a production plant 10 in a schematic representation. In the present embodiment, it is in the production plant 10 a transport system for bottles. With the transport system, bottles can be checked, filled, capped and sorted into a bottle warehouse. The production plant 10 In the present case, this includes 18 plant segments F1 to F18, which are designed as conveyor belts or belt conveyors.

Zum Steuern der Produktionsanlage 10 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt. Hierzu kann ein Modell der Produktionsanlage 10, beispielsweise als Netzwerkmodell, mit dem Programm „Plant Simulation“ erstellt werden. Hierbei können für die vorliegende Produktionsanlage 10 die folgenden vereinfachten Annahmen vorliegen: Am Eingang des Anlagensegments F1 werden die Flaschen in das System eingespeist, über die weiteren Anlagensegmente zu verschiedenen Stationen transportiert und am Anlagensegment F18 aus dem System geschleust. Die in einer realen Anlage zwischenzeitlich auftretenden Stopps an Bearbeitungsstationen bzw. die Entnahme und das Wiedereinsetzen von Flaschen von den Anlagensegmente F1 bis F18 werden vorliegend nicht berücksichtigt. To control the production plant 10 For example, a method and apparatus are provided. This can be a model of the production plant 10 For example, as a network model, created using the Plant Simulation program. Hereby, for the present production plant 10 The following simplified assumptions are made: At the entrance of the plant segment F1, the bottles are fed into the system, transported via the other plant segments to different stations and removed from the system at the plant segment F18. In the present case, the stops at processing stations that occur in the meantime in a real plant or the removal and replacement of bottles from the plant segments F1 to F18 are not taken into account.

In dem Ausführungsbeispiel wird eine Standardtransportstrecke untersucht, bei der die Flaschen von dem Anlagensegment F1 seitlich auf das Anlagensegment F2 eingesetzt werden. Von dem Anlagensegment F2 werden die Flaschen auf das Anlagensegment F3 und von dort auf das Anlagensegment F4 übertragen. Von dem Anlagensegment F4 werden sie seitlich auf das Anlagensegment F5 herausgesetzt. Von dem Anlagensegment F5 werden sie auf das Anlagensegment F6 bewegt und von dort seitlich in das Anlagensegment F7 eingesetzt. Von dem Anlagensegment F7 werden die Flaschen der Reihe nach auf den Anlagensegmente F8, F9, F14, F17 und F2 gefördert bis sie seitlich auf das Anlagensegment F18 herausgesetzt werden. Die Anlagensegmente F1 und F18 werden hierbei nicht geschaltet. Zudem werden die Rücklaufbänder (Anlagensegment F10, F11, F12, F13, F15 und F16) im Innenbereich der Produktionsanlage 10 nicht berücksichtigt. In the exemplary embodiment, a standard transport route is examined, in which the bottles are used by the plant segment F1 laterally on the plant segment F2. From the plant segment F2, the bottles are transferred to the plant segment F3 and from there to the plant segment F4. From the plant segment F4 they are set aside on the plant segment F5. From the plant segment F5, they are moved to the plant segment F6 and from there are inserted laterally into the plant segment F7. From the plant segment F7, the bottles are conveyed sequentially on the plant segments F8, F9, F14, F17 and F2 until they are laterally set out onto the plant segment F18. The plant segments F1 and F18 are not switched here. In addition, the return conveyor belts (line segments F10, F11, F12, F13, F15 and F16) are located inside the production facility 10 not considered.

Um im Rahmen der Planung der Produktionsanlage 10 mit mindestens einer Transferlinie die energiesparende Wirkung von Abschaltkonzepten (bezogen auf den Werkstück-Transfer) planen und bewerten zu können, werden in der Planungssoftware verschiedene Werkzeuge benötigt. Zunächst wird eine Möglichkeit der Charakterisierung aller Anlagensegmente F1 bis F18 bzgl. ihres An- und Abschaltverhaltens, d. h. ihres Leistungsbedarfs in den möglichen energetischen Zustanden charakterisiert. Weiterhin sind die erlaubten Zustandsübergänge, die Übergangszeiten zwischen den Zuständen (d. h. die Dauer der Zustandsübergänge), der Energieaufwand für die Zustandsübergange, der Verschleiß oder sonstige Zusatzkosten, die mit einem Zustandsübergang verbunden sind, hinterlegt. To be part of the planning of the production plant 10 Using at least one transfer line to plan and evaluate the energy-saving effect of shutdown concepts (related to the workpiece transfer), different tools are required in the planning software. First of all, a possibility of characterizing all plant segments F1 to F18 with respect to their turn-on and turn-off behavior, ie their power requirement in the possible energetic states, is characterized. Furthermore, the permitted state transitions, the transition times between the states (ie the duration of the state transitions), the energy expenditure for the state transitions, the wear or other additional costs associated with a state transition are stored.

2 zeigt ein vereinfachtes Modell 12, in dem die energetischen Zustände der Anlagensegmente F1 bis F18 dargestellt sind. Die nachfolgend dargestellten Zustände gelten für Anlagensegmente F1 bis F18, die als Transportbänder ausgebildet sind. Alternativ dazu gelten die Zustände für Anlagensegmente F1 bis F18, die als Aggregat ausgebildet sind. Mit einem solchen Aggregat kann ein Werkstück bearbeitet werden kann. Beispielsweise können mit einem Aggregat die Flaschen gedeckelt werden. 2 shows a simplified model 12 , in which the energetic states of the plant segments F1 to F18 are shown. The states shown below apply to plant segments F1 to F18, which are designed as conveyor belts. Alternatively, the states apply to plant segments F1 to F18, which are designed as an aggregate. With such an aggregate, a workpiece can be edited. For example, the bottles can be capped with an aggregate.

Der Block 14 beschreibt vorliegend den Zustand „Aus“. Dieser Zustand kann auch als „Off“ bezeichnet werden. Hierbei ist der Leistungsteil des Anlagensegments F1 bis F18 komplett abgeschaltet (d. h. spannungsfrei) und der Kommunikations- und Steuerungsteil ist weitgehend abgeschaltet. Bei vollständiger Abschaltung des Kommunikations- und Steuerungsteils kann das Anlagensegment F1 bis F18 aus dem „Aus“-Zustand nur manuell eingeschaltet werden; ist der Kommunikationsteil zum Empfang eines „Aufweck-Signals“ noch in Betrieb, ist ein „Aufwecken“ aus dem „Aus“-Zustand per Fernsteuerung möglich. Der Energieverbrauch im „Aus“-Zustand liegt typischerweise im Bereich von Milliwatt bis zu einigen Watt und ist zeitlich konstant. The block 14 in this case describes the state "off". This condition can also be referred to as "off". Here, the power section of the plant segment F1 to F18 is completely switched off (ie voltage-free) and the communication and control part is largely switched off. When the communication and control part is completely switched off, the plant segment F1 to F18 can only be switched on manually from the "off"state; if the communication part for receiving a "wake-up signal" is still in operation, a "waking up" from the "off" state by remote control is possible. The power consumption in the "off" state is typically in the range of milliwatts to several watts and is constant over time.

Durch den Block 16 ist der Zustand „Standby“ verdeutlicht. Hierbei ist der Leistungsteil des Anlagensegments F1 bis F18 komplett abgeschaltet (d.h. spannungsfrei). Der Kommunikations- und Steuerungsteil ist eingeschaltet. Das Anlagensegment F1 bis F18 kann mit verbundenen Kommunikations- und Steuerungskomponenten kommunizieren. Der Energieverbrauch im „Standby“-Zustand liegt über dem im „Aus“-Zustand und ist zeitlich (weitgehend) konstant. Through the block 16 the state "standby" is clarified. In this case, the power section of the plant segment F1 to F18 is completely switched off (ie de-energized). The communication and control part is switched on. The plant segment F1 to F18 can communicate with connected communication and control components. The energy consumption in the "standby" state is above that in the "off" state and is (largely) constant over time.

Ein weiterer Betriebszustand ist der Zustand „Betriebsbereit“, der auch als „Ready“ bezeichnet werden kann. Dieser ist durch den Block 18 veranschaulicht. Zusätzlich zum Kommunikations- und Steuerungsteil ist nun auch das Leistungsteil des Anlagensegments F1 bis F18 eingeschaltet und „betriebsbereit“ (z. B. sind Zwischenkreiskapazitäten vorgeladen), aber noch nicht im Betrieb (realisiert z. B. durch „safe pulse off”). Der Energieverbrauch im „Ready“-Zustand liegt über dem im „Standby“-Zustand und ist (nach Abschluss der Umschaltphase) zeitlich (weitgehend) konstant. Another operating state is the state "ready for operation", which can also be referred to as "ready". This one is through the block 18 illustrated. In addition to the communication and control section, the power section of the system segment F1 to F18 is now also switched on and "ready for operation" (eg, DC link capacities are precharged), but not yet in operation (implemented, for example, by "safe pulse off"). The energy consumption in the "ready" state is above that in the "standby" state and is (largely) constant (after completion of the switching phase).

Schließlich kann das Anlagensegment F1 bis F18 den Betriebszustand „in Betrieb“, der durch den Block 20 verdeutlicht ist, einnehmen. Dieser Betriebszustand kann auch als „in operation“ oder „Betriebsfreigabe“ bezeichnet werden. Hierbei sind das Kommunikations- und Steuerungsteil sowie das Leistungsteil des Anlagensegments F1 bis F18 nicht nur eingeschaltet, sondern auch in Benutzung. Der Energieverbrauch des Aggregats hängt von der Art der Benutzung des Aggregats ab und ist typischerweise zeitlich veränderlich. Zur vereinfachten energetischen Bewertung dieses Zustands kann mit dem typischen zeitlichen Mittelwert des Energieverbrauchs gerechnet werden. Finally, the plant segment F1 to F18, the operating state "in operation", by the block 20 is clear, take. This operating state can also be referred to as "in operation" or "operating release". Here, the communication and control part and the power section of the plant segment F1 to F18 are not only turned on, but also in use. The power consumption of the unit depends on the type of use of the unit and is typically variable over time. For the simplified energetic evaluation of this condition, the typical time average of the energy consumption can be expected.

Des Weiteren wird eine Methode, die zu jedem Zeitpunkt die Position aller in der Produktionsanlage 10 verarbeiteten Werkstücke bzw. Flaschen ermitteln kann, bereitgestellt. Mit anderen Worten wird ein Werkstück-Positions-Beobachter, der auch als „work piece tracker“ bezeichnet werden kann, bereitgestellt. Der Werkstück-Positions-Beobachter ist ferner in der Lage, gegebenenfalls mit gewissen Einschränkungen, die von Anlagen-Layout und Anlagenbetrieb abhängen, die Position eines jeden Werkstücks in der Produktionsanlage 10 zu einem zukünftigen Zeitpunkt vorherzusagen. Zur Realisierung des Werkstück-Positions-Beobachters in einer realen Anlage können verschiedene Technologien eingesetzt werden. Z. B. kann ein realer Beobachter in Form eines Kamerasystems, elektrischer Kontaktierungen oder elektromagnetischer Positionserfassungssysteme verwendet werden. Der Werkstück-Positions-Beobachter kann zu jedem Zeitpunkt einen voll-ständigen Überblick über die Positionen aller bewegten Werkstücke liefern. Furthermore, a method that at any time the position of everyone in the production plant 10 processed workpieces or bottles can be provided. In other words, a workpiece position observer, which may also be referred to as a "work piece tracker", is provided. The workpiece position observer is also able, possibly with certain restrictions depending on plant layout and plant operation, to position each workpiece in the production plant 10 to predict at a future date. Various technologies can be used to realize the workpiece position observer in a real plant. For example, a real observer may be used in the form of a camera system, electrical contacts or electromagnetic position sensing systems. The workpiece position observer can provide a complete overview of the positions of all moving workpieces at any time.

Alternativ lasst sich der Werkstück-Positions-Beobachter als sogenannter „Soft-Sensor“ oder Beobachter im regelungstechnischen Sinne realisieren. Kernstück eines solchen „Soft-Sensors“ oder Beobachters ist ein Modell der Bewegung aller Werkstücke in der Produktionsanlage 10. Hierbei können Werkstück-Einsteuerzeiten, Transportzeiten (z. B. Förderbandgeschwindigkeiten) sowie Puffer- und Bearbeitungszeiten, also die Aufenthaltsdauer eines bestimmten Werkstücks in einem bestimmten Pufferspeicher oder einem bestimmten Bearbeitungsaggregat, online erfasst werden. Zudem wird berechnet, zu welchem Zeitpunkt das Werkstück eine bestimmte Position in der Produktionsanlage 10 erreicht bzw. erreichen wird. Typischerweise sind die Soll- und Ist-Werte von Transportgeschwindigkeiten sowie Puffer- und Bearbeitungszeiten nicht identisch und/oder werden nicht beliebig genau erfasst. Solche Diskrepanzen werden von einem regelungstechnischen Beobachter auf Basis eines Störgrößenmodells unter Benutzung von (zusätzlichen) Messungen, wie z. B. Lichtschranken an ausgewählten Positionen in der Anlage ausgeglichen. Auf diese Weise berechnet der Werkstück-Positions-Beobachter aus allen verfügbaren (und z. T. redundanten) Messwerten einen (optimierten) Schätzwert für die Position eines jeden in der Produktionsanlage 10 befindlichen Werkstücks zum gegenwärtigen Zeitpunkt und ggf. auch für einen zukünftigen Zeitpunkt. Alternatively, the workpiece position observer can be realized as a so-called "soft sensor" or observer in a control-technical sense. The core of such a "soft-sensor" or observer is a model of the movement of all workpieces in the production plant 10 , In this case, workpiece activation times, transport times (eg conveyor belt speeds) as well as buffer and processing times, ie the length of stay of a specific workpiece in a specific buffer memory or a specific processing unit, can be recorded online. In addition, it is calculated at what time the workpiece a certain position in the production plant 10 achieved or achieved. Typically, the setpoint and actual values of transport speeds as well as buffer and processing times are not identical and / or are not captured as arbitrarily as possible. Such discrepancies are determined by a control observer on the basis of a disturbance model using (additional) measurements, such. As photocells balanced at selected positions in the system. In this way, the workpiece position observer calculates an (optimized) estimate for the position of each person in the production plant from all available (and partially redundant) measured values 10 located workpiece at the present time and possibly also for a future date.

Des Weiteren wird eine Zu- und Abschalt-Logik mit folgender Charakteristik bereitgestellt: Nach jedem Simulationszeitschritt in der Anlagensimulation bzw. nach jedem Zeitschritt der Anlagenautomatisierung werden aktuelle Weckpositionen und Abschaltpositionen aller Anlagensegmente F1 bis F18 in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit berechnet (vom Anlagen-Simulationswerkzeug bzw. von der Anlagen-Automatisierung). Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann man davon ausgehen, dass die Weck- und Abschalt-Positionssignale Trigger-Signale sind, die das Durchfahren eines Werkstücks an einer bestimmten Position in der Anlage „anzeigen“. Um welches Werkstück es sich genau handelt, ist dabei nicht wichtig, denn nur die reine Aggregatbelegung ist für das Zu- und Abschalt-Verfahren relevant. Furthermore, an activation and deactivation logic with the following characteristic is provided: After each simulation time step in the system simulation or after each time step of the plant automation, current wake-up positions and shut-off positions of all plant segments F1 to F18 are calculated as a function of their speed (from the plant simulation tool or system) from the plant automation). Without loss of generality, it can be assumed that the wake-up and shut-down position signals are trigger signals that "indicate" the passage of a workpiece at a certain position in the system. It does not matter which workpiece exactly is, because only the pure aggregate assignment is relevant for the connection and disconnection procedure.

Mit Hilfe des Werkstück-Positions-Beobachters wird die aktuelle Belegung der Anlagensegmente F1 bis F18 bzw. vorhergehender Anlagensegmente F1 bis F18 ausgewertet. Die Vorgängerbeziehungen werden dabei jeweils aus der Topologie-Datenbank bzw. dem Topologie-Datenfile entnommen. Ist das Anlagensegment F1 bis F18 belegt, dann verbleibt es im Zustand der „Betriebsfreigabe“, ist das Anlagensegment F1 bis F18 nicht belegt, dann wird die Position des nächsten einlaufenden Teiles auf allen vorhergehenden Anlagensegmente F1 bis F18 ermittelt. Ist die Zeit bis zum Erreichen des Anlagensegments F1 bis F18 von der Position des nächsten einlaufenden Teiles aus gesehen größer als die Übergangszeit für das Aufwecken, aber kleiner als die Summe von Aufweckzeit und Zeitschrittlänge (entspricht der „Weckposition“), dann wird das Anlagensegment F1 bis F18 in den Zustand „Betriebsfreigabe“ versetzt, sofern es sich vorher in einem Energiesparzustand befand. Ist die Zeit bis zum Erreichen des Anlagensegments F1 bis F18 größer als die Summe der Übergangszeiten für Abschalten und Aufwecken (entspricht der „Abschaltposition"), dann kann das Anlagensegment F1 bis F18 in einen Energiesparzustand versetzt werden, sofern es sich vorher im Zustand „Betriebsfreigabe" befand. With the help of the workpiece position observer, the current occupancy of the plant segments F1 to F18 or previous plant segments F1 to F18 is evaluated. The predecessor relationships are taken from the topology database or the topology data file. If the plant segment F1 to F18 is occupied, then it remains in the state of "operating release", if the plant segment F1 to F18 is not occupied, then the position of the next incoming part is determined on all previous plant segments F1 to F18. If the time to reach the plant segment F1 to F18 is greater than the transition time for waking, but less than the sum of waking time and time step length (corresponding to the "wake-up position") from the position of the next incoming part, then the plant segment F1 becomes until F18 has been put into the status "Operating release" if it was previously in an energy-saving state. If the time to reach the plant segment F1 to F18 is greater than the sum of the transition times for shutdown and waking (corresponds to the "shutdown"), then the plant segment F1 to F18 can be put into an energy saving state, if it previously in the state "operation release "was.

Der Energiesparzustand wird nur dann ausgelöst, wenn damit ein Kostenvorteil erzielt wird. Hierzu werden nachfolgende Bedingungen untersucht. Der Energieverbrauch des Anlagensegments F1 bis F18 in der Abschaltphase (Summe aus dem Verbrauch im Energiesparzustand und dem energetischen Aufwand für das Zu- und Abschalten) muss geringer sein als der Verbrauch, der im gleichen Zeitraum im Produktionszustand anfallen würde. Die Gesamtkosten der Abschaltung (Summe aus Energiekosten in der Abschaltphase und zusätzliche Kosten – wie z. B. durch Verschleiß – aufgrund des Zustandswechsels) müssen geringer sein als die vergleichbaren Kosten im Produktionszustand. Realisiert werden die oben genannten Bedingungen dadurch, dass die Abschaltposition im Vorlauf eines Anlagensegments F1 bis F18 weiter stromauf liegt als es aufgrund der Ab- und Zuschaltzeit des Anlagensegments F1 bis F18 erforderlich wäre. The energy-saving state is only triggered if this results in a cost advantage. For this purpose, the following conditions are examined. The energy consumption of the plant segment F1 to F18 in the switch-off phase (sum of consumption in the energy-saving state and the energy expenditure for switching on and off) must be lower than the consumption that would occur in the production state during the same period. The total cost of the shutdown (sum of energy costs in the shutdown phase and additional costs - such as wear - due to the state change) must be lower than the comparable costs in the production state. The above-mentioned conditions are realized by the fact that the switch-off position in the flow of a plant segment F1 to F18 is further upstream than would be necessary due to the switch-off and switch-on time of the plant segment F1 to F18.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in 1 beispielhaft einige Weckpositionen W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14 und W17 sowie Abschaltpositionen A2, A3, A4, A9, A14 und A17 dargestellt. Beispielsweise sind die Weckposition W9 für das Anlagensegment F9 und die Abschaltposition A9 auf dem Anlagensegment F8 angeordnet. In der nachfolgenden Tabelle ist beispielhaft eine Liste von Weckpositionen W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 für eine jeweilige Bandgeschwindigkeit der Anlagensegmente F1 bis F18 von 250 mm/s und für eine jeweilige Weckzeit von 2 s angegeben. Unter diesen Bedienungen befinden sich beispielsweise auf dem Anlagensegment F5 drei Weckpositionen und zwar für die Anlagensegmente F6, F7 und F8. Bandförderer, auf dem sich Weckposition befindet Position auf dem Bandförderer [m] Zu weckender Bandförderer F2 1,209 F3 F3 1,576 F4 F4 0,205 F5 F5 0,525 F6 F5 0,742 F7 F5 0,887 F8 F8 3,224 F9 F9 0,722 F14 F14 0,508 F17 F17 1,796 F2 In the present embodiment, in 1 by way of example, some wake-up positions W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14 and W17 as well as shut-off positions A2, A3, A4, A9, A14 and A17 are shown. For example, the wake-up position W9 for the system segment F9 and the shut-off position A9 are arranged on the system segment F8. The following table shows an example of a list of wake-up positions W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 for a respective belt speed of the plant segments F1 to F18 of 250 mm / s and for a respective wake-up time of 2 s , Under these operations, for example, there are three wake-up positions on the system segment F5, namely for the system segments F6, F7 and F8. Belt conveyor on which wake-up position is located Position on the belt conveyor [m] Arousing belt conveyor F2 1,209 F3 F3 1,576 F4 F4 0,205 F5 F5 0.525 F6 F5 0.742 F7 F5 0.887 F8 F8 3,224 F9 F9 0.722 F14 F14 0,508 F17 F17 1,796 F2

Die Abschaltpositionen A2, A3, A4, A9, A14 und A17 befinden sich in einem Abstand vom betroffenen Anlagensegment F1 bis F18, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von 4 s (2 s Abschaltzeit und 2 s Einschaltzeit) entspricht. Im Beispiel befindet sich die Abschaltposition A2, A3, A4, A9, A14, A17 in einer Entfernung zum Eingang des Transportbandes, der dem doppelten Abstand der Weckposition W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 von diesem Punkt entspricht. The switch-off positions A2, A3, A4, A9, A14 and A17 are located at a distance from the affected system segment F1 to F18, which in the present embodiment corresponds to 4 s (2 s switch-off time and 2 s switch-on time). In the example, the switch-off position A2, A3, A4, A9, A14, A17 is at a distance from the entrance of the conveyor belt, which is twice the distance between the wake-up position W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 therefrom Point corresponds.

Im Planungstool werden die Positionen aller Flaschen auf dem Transportsystem permanent nach verfolgt (internes Positionstracking). Zu jedem Zeitpunkt werden die Weck- und Abschaltpositionen aller Anlagensegmente F1 bis F18 neu berechnet und ausgewertet. Ist die Strecke zwischen Abschaltposition A2, A3, A4, A9, A14, A17 und Ausgang des Anlagensegments F1 bis F18 unbelegt, dann wird das Anlagensegment F1 bis F18 abgeschaltet. Erreicht eine Flasche die Weckposition W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 des Anlagensegments F1 bis F18, wird das Band hochgefahren, falls es sich in einem Energiesparzustand befindet und die Strecke zwischen Weckposition W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 und Ausgang des Anlagensegments F1 bis F18 unbelegt ist. In the planning tool, the positions of all bottles on the transport system are permanently tracked (internal position tracking). At each point in time, the wake-up and shut-down positions of all system segments F1 to F18 are recalculated and evaluated. If the distance between switch-off position A2, A3, A4, A9, A14, A17 and the output of the system segment F1 to F18 is unoccupied, then the system segment F1 to F18 is switched off. When a bottle reaches the wake-up position W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W14, W17 of the plant segment F1 to F18, the band is started up, if it is in an energy-saving state, and the distance between wake-up position W2, W3, W4 , W6, W7, W8, W9, W14, W17 and output of system segment F1 to F18 is unoccupied.

3 zeigt eine ausschnittsweise Darstellung der Produktionsanlage 10 gemäß 1 in einem ersten Betriebszustand. Hier hat eine der Werkstücke 22 bzw. Flaschen auf dem Anlagensegment F2 die Weckposition W3 für das Anlagensegment F3 erreicht. Hierbei wechselt das Anlagensegment F3 in den Zustand „Betriebsbereit“. 3 shows a partial representation of the production plant 10 according to 1 in a first operating state. Here is one of the workpieces 22 or bottles on the plant segment F2 reaches the wake-up position W3 for the plant segment F3. In this case, the system segment F3 changes to the state "ready for operation".

4 zeigt eine ausschnittsweise Darstellung der Produktionsanlage 10 gemäß 1 in einem zweiten Betriebszustand. Hier hat das letzte Werkstück 22, die sich bereits auf dem Anlagensegment F4 befindet, das Anlagensegment F3 verlassen. Zudem ist die Strecke zwischen der Abschaltposition A3 und dem Ausgang des Transportbandes auf dem Anlagensegment F2 unbelegt. Dies hat zur Folge, dass das Anlagensegment F3 in den Zustand „Aus“ 14 wechselt. 4 shows a partial representation of the production plant 10 according to 1 in a second operating state. Here's the last piece 22 , which is already on the plant segment F4, leave the plant segment F3. In addition, the distance between the switch-off position A3 and the output of the conveyor belt on the plant segment F2 is unoccupied. This has the consequence that the plant segment F3 in the state "off" 14 replaced.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Produktionsanlage 10 in einer weiteren Ausführungsform. Diese Produktionsanlage 10 umfasst zehn Anlagensegmente F1 bis F10. Hierbei wird jedem Aggregat bzw. Transfersegment ein Zähler 24 zugeordnet. Auf den Anlagensegmenten F1, F2 und F3 ist jeweils eine Abschaltposition A10, A10‘, A10‘‘ für das Anlagensegment F10 vorgesehen. Durchlauft ein Werkstück 22 die Abschaltposition A10, A10‘, A10‘‘ stromauf zum Anlagensegment F10, wird der Zähler 24 um den Wert 1 hoch gezählt. Verlässt ein Werkstück das Anlagensegment F10, wird der Zähler um den Wert 1 heruntergezahlt, und eine Abschaltung des Anlagensegment F10 erfolgt (danach) genau dann, wenn der Zählerstand Null ist. Hierzu wird ein Abschaltsignal ausgegeben, dass durch den Pfeil 26 verdeutlicht it. Ist das Anlagensegment F10 abgeschaltet, so erfolgt ein Aufwecken, wenn ein Werkstück die Weckposition stromauf zum Anlagensegment F10 durchläuft. Vorliegend ist beispielhaft eine Weckposition W10 auf dem Anlagensegment F7 gekennzeichnet. 5 shows a schematic representation of a production plant 10 in a further embodiment. This production plant 10 includes ten plant segments F1 to F10. In this case, each aggregate or transfer segment is a counter 24 assigned. On the plant segments F1, F2 and F3 each a shutdown position A10, A10 ', A10''for the plant segment F10 is provided. Goes through a workpiece 22 the switch-off position A10, A10 ', A10''upstream to the system segment F10, the counter 24 counted up by the value 1. If a workpiece leaves the system segment F10, the counter is decremented by the value of 1, and a shutdown of the plant segment F10 takes place (then), if and only if the count is zero. For this purpose, a shutdown signal is output that by the arrow 26 clarifies it. If the plant segment F10 is switched off, a wake-up occurs when a workpiece passes through the wake-up position upstream to the plant segment F10. In the present example, a wake-up position W10 is marked on the system segment F7.

Die im Zusammenhang mit den 1, 3 und 4 beschriebene Option ist rechentechnisch aufwändiger, kommt aber mit zeitlich variablen Geschwindigkeiten zurecht. Die im Zusammenhang mit 5 beschriebene Option setzt voraus, dass sich die Transportgeschwindigkeiten der einzelnen Aggregate bzw. Transfersegmente im laufenden Betrieb nicht (signifikant) ändern. The in connection with the 1 . 3 and 4 described option is computationally complex, but copes with time-variable speeds. The related to 5 The option described requires that the transport speeds of the individual units or transfer segments do not (significantly) change during operation.

Mit der Vorrichtung bzw. mit dem Verfahren kann eine Planung und eine Bewertung (im Rahmen der Planung) und/oder eine automatisierungstechnischen Realisierung von Abschaltkonzepten in Produktionsanlagen 10 mit Transferlinien bereitgestellt werden. Dabei kann die Charakterisierung der Anlagensegmente F1 bis F18, die Datenbank mit der Topologie der Anlage, die Bestimmung der Position der Werkstücke 22 sowie die Zu- und Abschaltlogik in einem Planungswerkzeug (wie z.B. Plant Simulation) und/oder in der Automatisierungssoftware bereitgestellt werden. Die Zu- und Abschaltlogik wird dabei, basierend auf der Charakterisierung der Anlagensegmente F1 bis F18 und der Topologie der Produktionsanlage 10, weitgehend automatisiert im Planungswerkzeug und/oder in der Automatisierungssoftware generiert. With the device or with the method can be a planning and evaluation (in the context of planning) and / or an automation realization of shutdown concepts in production facilities 10 be provided with transfer lines. The characterization of the plant segments F1 to F18, the database with the topology of the plant, the determination of the position of the workpieces 22 as well as the connection and disconnection logic in a planning tool (such as Plant Simulation) and / or provided in the automation software. The switch-on and switch-off logic is thereby based on the characterization of the plant segments F1 to F18 and the topology of the production plant 10 , largely automated in the planning tool and / or generated in the automation software.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem um die automatische Generierung eines Codes für ein Prozessleitsystem (PLC-Code-Generierung) für die Zu- und Abschalt-Logik erweitert werden. Vom Werkstück-Positions-Beobachter, wie er im Planungstool z. B. Plant Simulation, vorliegt, kann wiederum optional automatisch ein PLC-Code generiert werden. Zudem kann eine automatische PLC-Code-Generierung für den Werkstück-Positions-Beobachter vorgesehen sein. The inventive method can also be extended to the automatic generation of a code for a process control system (PLC code generation) for the connection and disconnection logic. From the workpiece position observer, as used in the planning tool z. Plant simulation, for example, a PLC code can optionally be generated automatically. In addition, automatic PLC code generation may be provided for the workpiece position observer.

Das Bereitstellen eines Werkstück-Positions-Beobachters und das Bereitstellen der Zu- und Abschalt-Logik können universell für alle Arten von Transportsystemen formulieren und weitgehend automatisiert generieren kann. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in seinem Zweck, dass man Abschaltkonzepte realistisch simulieren und bewerten kann. Zudem kann der Energieverbrauch der Produktionsanlage 10 in Abhängigkeit von dem Materialfluss eingestellt werden. Mit der optionalen automatischen PLC-Code-Generierung aus der Zu- und Abschaltlogik in der Planungssoftware ergibt sich ferner der Vorteil, dass „Doppelarbeit" vermieden wird. Somit kann eine leichte und schnelle Implementierbarkeit auf der realen Anlage, die Vermeidung von Fehlern und das Sicherstellen, dass die geplante und die reale Anlage bzgl. zugesagter Eigenschaftenbestmöglich übereinstimmen, ermöglicht werden. Ferner wird der Aufwand für die benötigte Sensorik (Hardware und Software) minimiert. Providing a workpiece position observer and providing the on and off logic can be formulated universally for all types of transport systems and generate largely automated. The advantage of the method lies in its purpose that one Realistically simulate and evaluate shutdown concepts. In addition, the energy consumption of the production plant 10 be adjusted depending on the flow of material. With the optional automatic PLC code generation from the logic and shutdown logic in the planning software, there is also the advantage that "duplication of work" is avoided, making it easy and quick to implement on the real plant, avoiding errors and ensuring in that the planned and the real system are best matched with regard to promised characteristics, and the effort required for the required sensors (hardware and software) is minimized.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011055657 A1 [0009]
US 5199268 A [0010]
WO 2013/044964 A1 [0011]

Claims

Method for controlling a production plant ( 10 ), in which a plurality of workpieces ( 22 ) are transported and / or processed on a first plant segment (F1 to F18) and subsequently on at least one second plant segment (F1 to F18), by - determining a position of each of the workpieces ( 22 ) on the first and / or the second plant segment (F1 to F18) and / or - determining a speed of each of the workpieces ( 22 ) when transporting on the first and / or the second plant segment (F1 to F18), characterized by - determining a wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) on the first plant segment ( F1 to F18) as a function of the determined position and / or the determined speed of the workpieces ( 22 ), from reaching the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) by one of the workpieces ( 22 ) the second plant segment (F1 to F18) is operated in a first operating mode and - determining a switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ', A10'', A14, A17) on the first plant segment (F1 to F18 ) depending on the determined position and / or the determined speed of the workpieces ( 22 ), the second plant segment (F1 to F18) being operated in a second operating mode as long as both the second plant segment (F1 to F18) and a region between the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ', A10 '', A14, A17) and the second plant segment (F1 to F18) free of workpieces ( 22 ), wherein - the second plant segment (F1 to F18) when operating in the first operating mode compared to the operation in the second operating mode has a higher energy consumption.

Method according to Claim 1, characterized in that the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) and the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ', A10 '', A14, A17) are determined continuously at predetermined times.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the position of each of the workpieces ( 22 ) is determined with a sensor.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of each of the workpieces ( 22 ) for a predetermined time based on a transport time and / or a processing time of the respective workpiece ( 22 ) is determined on the first and / or second plant segment (F1 to F18).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) and the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ' , A10 '', A14, A17) in response to a power requirement of the first and second plant segments (F1 to F18) in the first and second operating states.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) and the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ' , A10 '', A14, A17) in dependence on a time duration, which is required for switching from the first to the second operating state, and / or of a time duration, which is required for switching from the second to the first operating state, be determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) and the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ' , A10 '', A14, A17) are determined as a function of a required energy when switching from the first to the second operating state and / or from a required when switching from the second to the first operating state energy requirement.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) and the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ' , A10 '', A14, A17) depending on a model of a topology of the production plant ( 10 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that on reaching the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ', A10'', A14, A17) on the first system segment (F1 to F18) through one of the workpieces ( 22 ) a counter ( 24 ) is increased by one value and the counter ( 24 ) is lowered by one value if the workpiece ( 22 ) has left the second plant segment (F1 to F18).

Device for controlling a production plant ( 10 ), in which a plurality of workpieces ( 22 ) can be transported and / or processed on a first system segment (F1 to F18) and subsequently on at least one second system segment (F1 to F18), with a detection device for determining a position of each of the workpieces ( 22 ) on the first and / or the second plant segment (F1 to F18) and / or for determining a speed of each of the workpieces ( 22 when transporting on the first and / or the second plant segment (F1 to F18), characterized by - a computing device for determining a wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) on the first plant segment (F1 to F18) as a function of the determined position and / or the determined speed of the workpieces ( 22 ), from reaching the wake-up position (W2, W3, W4, W6, W7, W8, W9, W10, W14, W17) by one of the workpieces ( 22 ) the second plant segment (F1 to F18) is operated in a first operating mode and for determining a switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ', A10'', A14, A17) on the first plant segment (F1 to F18 ) depending on the determined position and / or the determined speed of the workpieces ( 22 ), the second plant segment (F1 to F18) being operated in a second operating mode as long as both the second plant segment (F1 to F18) and a region between the switch-off position (A2, A3, A4, A9, A10, A10 ', A10 '', A14, A17) and the second plant segment (F1 to F18) free of workpieces ( 22 ), wherein - the second plant segment (F1 to F18) when operating in the first operating mode compared to the operation in the second operating mode has a higher energy consumption.