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Die Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem mit einer Automatisierungskomponente und wenigstens einer intelligenten Sensoreinheit, wobei die Automatisierungskomponente einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme der Sensoreinheit aufweist, und wobei die Sensoreinheit komponentenspezifisch, also je nach Art der Automatisierungskomponente, und/oder applikationsabhängig, also insbesondere je nach im Betrieb der Automatisierungskomponente auftretenden Lasten, unterschiedlich parametrierbar eingerichtet ist.
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Eine Automatisierungskomponente kann insbesondere eine Linear-, Greif-, Spann-, Dreh- oder Schwenkvorrichtung sein. Dabei hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, intelligenten Sensoreinheiten (engl. smart sensor devices) an derartigen Automatisierungskomponenten vorzusehen. Unter intelligenten Sensoreinheiten werden Sensoreinheiten verstanden, die neben der eigentlichen Messgrößenerfassung auch die komplette Signalaufbereitung und Signalverarbeitung betreiben.
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Die intelligenten Sensoreinheiten können dabei insbesondere als intelligente 3-Achsen-Magnetfeldsensoren, Beschleunigungssensoren und/oder Gyrosensor ausgebildet sein. Insbesondere können Sie auch als Inertialsensoreinheit ausgebildet sein, die eine Kombination eines Magnetfeldsensors, eines Beschleunigungssenors und eines Gyrosensors ist. Mit derartigen intelligenten Sensoreinheiten können sehr unterschiedliche Messgrößen aufgenommen werden, wie beispielsweise die Ausrichtung der Automatisierungskomponente im Raum, dass Beschleunigungs-, Abbrems- und/oder Aufprallverhalten der Automatisierungskomponente oder von bewegten Bauteilen der Automatisierungskomponente. Über die in der Sensoreinheit hinterlegten Parameter, wie Empfindlichkeiten, Schaltverzögerungen oder Kennlinien, können insbesondere auch die im Betrieb auf die Automatisierungskomponente wirkenden Kräfte und Lasten bestimmt werden.
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Da in der Regel eine Sensoreinheit in unterschiedlichen Automatisierungskomponenten zum Einsatz kommt, ist es erforderlich, die jeweilige Sensoreinheit je nach Art und Baugröße der Automatisierungskomponente und je nach im Betrieb der Automatisierungskomponente auftretenden Kräfte und Lasten unterschiedliche zu parametrieren. Bei Automatisierungssystemen hat sich in der jüngeren Vergangenheit der IO-Link Standard (vgl. IEC 61131-9 bzw. Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators (SDCI)) zur Parametrierung der jeweiligen Sensoreinheit durchgesetzt. Ein solches Kommunikationssystem besteht aus einem IO-Link-Master und einem oder mehreren intelligenten Sensoreinheiten, wobei der IO-Link-Master in der Regel die Schnittstelle zu einem Computer oder zur überlagerten Steuerung (SPS) zur Verfügung stellt und die Kommunikation mit den angeschlossenen IO-Link-Geräten, also den intelligenten Sensoreinheiten, steuert.
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Dabei werden die Parameterdaten über das IO-Link-Protokoll geschrieben bzw. gelesen. Das Ändern von Parametern erfolgt in der Regel vor der Anordnung der Sensoreinheit an der Automatisierungskomponente mittels eines IO-Link-Masters.
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Die Verbindung der Sensoreinheiten mit einem IO-Link-Master zur Parametrisierung der Sensoren ist vor Ort, insbesondere beim Aufbau und/oder bei Inbetriebnahme eines Automatisierungssystems sehr aufwendig. Zum einen ist ein geeigneter IO-Link-Master zur Verfügung zu stellen und zum anderen ist hierfür eine nicht unerhebliche Sachkenntnis und auch Zeitdauer erforderlich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Parametrierung von intelligenten Sensoren einer Automatisierungskomponente möglichst einfach und zeitsparend zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Automatisierungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Gemäß der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass in der Sensoreinheit unterschiedliche Parametrierungen hinterlegt sind, dass die Sensoreinheiten Magnetfeldsensoren umfasst, und das Parametriermagnete vorgesehen sind. Die Sensoreinheit ist dabei derart eingerichtet, dass je nach Konfiguration der in den Erfassungsbereich der Magnetfeldsensoren bringbaren Parametriermagnete eine der jeweiligen Konfiguration zugeordnete Parametrierung der Sensoreinheit erfolgt. Auf diese Art und Weise kann die jeweilige Sensoreinheit vergleichsweise einfach und zeitsparend parametrisiert werden. Die Parametrierung kann dabei vor Ort bei der Montage des jeweiligen Automatisierungssystems erfolgen.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, dass eine Sensoreinheit in unterschiedlichen Automatisierungssystemen Verwendung finden kann. Die Sensoreinheit kann folglich vor Ort, insbesondere bei der Montage oder bei der Inbetriebnahme des Automatisierungssystems, in Abhängigkeit der jeweiligen Automatisierungskomponente und in Abhängigkeit der im Betrieb auf die Automatisierungskomponente wirkenden Lasten und Kräfte parametriert werden. Ein IO-Link-Master, wie er aus dem Stand der Technik zur Parametrierung erforderlich ist, wird nicht benötigt.
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Die intelligente Sensoreinheit kann dabei einen internen Speicher und eine interne Steuerung aufweisen, wobei im internen Speicher eine bestimmte Anzahl unterschiedlicher Parametrierungen hinterlegt sein können, welche dann je nach erfasster Konfiguration der Parametriermagnete in die interne Steuerung der Sensoreinheit eingelesen werden.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn zwei oder maximal drei Parametriermagnete zur Parametrierung Verwendung finden. Je nach Konfiguration dieser zwei oder drei Parametriermagnete kann folglich eine geeignete Parametrierung erreicht werden.
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Gemäß einer ersten Alternative der Erfindung können die Parametriermagnete in oder an der Automatisierungskomponente derart vorgesehen sein, dass beim Anbringen der jeweiligen Sensoreinheit an der Automatisierungskomponente und/oder beim Betreiben der Automatisierungskomponente eine Parametrierung der Sensoreinheit erfolgt. Die Konfiguration der Parametriermagnete kann dabei dauerhaft an der Automatisierungskomponente angeordnet oder in diese integriert sein, wobei die Konfiguration insbesondere dem Typ und der Baugröße der Automatisierungskomponente entspricht. Beim Anbringen der Sensoreinheit, beispielsweise bei der Montage oder bei der Inbetriebnahme der Automatisierungskomponente, werden dann komponentenspezifische Parameter zur Parametrierung der Sensoreinheit eingelesen. Auf diese Art und Weise erfolgt eine automatische Parametrisierung ohne Zutun bei Anbringung der Sensoreinheit an der Automatisierungskomponente.
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Dabei ist vorteilhaft, wenn die Parametriermagnete in der entsprechenden Konfiguration in oder an einer Antriebskomponente der Automatisierungskomponente vorgesehen sind. Bei der Antriebskomponente handelt es sich insbesondere um eine Komponente, welche spezifisch für die jeweilige Automatisierungskomponente ist. Ein großer oder starker Antrieb kann eine andere Konfiguration vorsehen, als ein kleiner oder schwacher Antrieb. Dabei ist denkbar, dass die Parametriermagnete beispielsweise im Kolben eines fluidischen Antriebs vorgesehen sind. Selbstverständlich ist die Sensoreinheit in diesem Fall so an der Automatisierungskomponente anzuordnen, dass die Parametriermagnete in dem Erfassungsbereich der Magnetfeldsensoren liegen.
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Die Parametriermagnete, bzw. deren Konfiguration, kann insbesondere auch in oder an dem Aufnahmeabschnitt für die Sensoreinheit vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Aufnahmeabschnitt als Aufnahmenut oder Aufnahmesteg ausgebildet sein, wobei dann die Parametriermagnete in oder an der Aufnahmenut oder dem Aufnahmesteg angeordnet sein können.
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Gemäß einer weiten Alternative der Erfindung können die Parametriermagnete auch in oder an einer Magnetfolie und/oder einem Magnetband entsprechend konfiguriert vorgesehen sein.
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Gemäß einer dritten Alternative der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein von der Automatisierungskomponente separat handhabbares, die Parametriermagnete aufnehmendes Parametrierwerkzeug in Form einer Parametrierschablone vorgesehen ist, wobei das Parametrierwerkzeug je nach Parametrierung in unterschiedlicher Ausrichtung, und damit in unterschiedlicher Konfiguration der Parametriermagnete, in den Erfassungsbereich der Magnetfeldsensoren bringbar ist. Je nach der Lage des Parametrierwerkzeugs im Raum ergibt sich folglich relativ zu den Magnetfeldsensoren eine unterschiedliche Konfiguration der Parametriermagnete. Bei einem derartigen Parametrierwerkzeug können insbesondere Parameter eingelesen werden, die nicht komponetenspezifisch sind, sondern die beispielsweise applikationsabhängige Parameter, wie auf die Automatisierungskomponente wirkende Lasten oder Kräfte, beinhalten.
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Um eine Ausrichtung des Parametrierwerkzeugs zu vereinfachen, ist dann vorgesehen, dass eine von der Automatisierungskomponente separat handhabbare Parametrierschablone vorgesehen ist, und dass auf der Parametrierschablone Auflagesymbole für die Sensoreinheit und für das Parametrierwerkzeug derart vorgesehen sind, dass zur jeweiligen Parametrierung der Sensoreinheit diese und das Parametrierwerkzeug auf die jeweiligen Auflagesymbole auflagbar sind. Hiermit wird eine Hilfestellung an die Hand gegeben, um eine mögliche Konfiguration der Parametriermagnete durch Auflegen des Parametrierwerkzeugs und der jeweiligen Sensoreinheit auf das jeweilige Auflagesymbol auf einfache Art und Weise zu erreichen.
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Gemäß einer vierten Alternative der Erfindung ist vorgesehen, dass eine von der Automatisierungskomponente separat handhabbare, die Parametriermagnete aufnehmende Parametriermagnetschablone vorgesehen ist, wobei auf der Parametriermagnetschablone Auflagesymbole für die Sensoreinheit derart vorgesehen sind, dass zur jeweiligen Parametrierung der Sensoreinheit diese auf das jeweilige Auflagesymbol auflegbar ist. Eine derartige Ausführungsform kommt ohne ein frei im Raum bewegbares Parametrierwerkzeug aus. Die Parametrierung kann dabei komponentenspezifische Parameter und/oder applikationsabhängige Parameter beinhalten.
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Die eingangsgenannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Parametrierung einer intelligenten Sensoreinheit eines Automatisierungssystems, insbesondere eines erfindungsgemäßen Automatisierungssystem, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind. Es zeigen:
- 1: ein Automatisierungssystem mit einer Automatisierungskomponente und zwei Sensoreinheiten;
- 2: den Aufnahmeabschnitt der Automatisierungskomponente gemäß 1 in vergrößerter Ansicht;
- 3: ein Magnetband zur Anordnung an dem Aufnahmeabschnitt gemäß 2.
- 4: eine schematische Darstellung einer Sensoreinheit gemäß 1;
- 5 und 6: ein Parametrierwerkzeug in verschiedenen Ansichten;
- 7: eine Parametrierschablone und
- 8: eine Parametriermagnetschablone.
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In der 1 ist ein Automatisierungssystem 10 mit einer Automatisierungskomponente 12 in Form einer Greifvorrichtung gezeigt. Die Automatisierungskomponente 10 umfasst dabei zwei aufeinander zu und zwei aufeinander weg bewegbare Backen 13 sowie einen im Gehäuse der Automatisierungskomponente vorgesehene, in den Figuren nicht dargestellten Antrieb. Ferner sind mit zwei intelligente Sensoreinheiten 14, 16 vorgesehen. Die Automatisierungskomponente 12 weist ferner zwei Aufnahmeabschnitte 18 in Form von Nuten auf, in welche die Sensoreinheiten 14, 16 zur Befestigung an der Automatisierungskomponente 12 eingeführt werden können.
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Bei den intelligenten Sensoreinheiten 12, 14 handelt es sich um insbesondere Initialsensoreinheiten, die - wie aus 4 und deren Beschreibung deutlich wird - eine Steuerung 30 zur Signalaufbereitung und Signalverarbeitung und einen Speicher 31 umfassen.
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Vor Inbetriebnahme des Automatisierungssystems 10 sind die Sensoreinheiten 14, 16 zu parametrieren. Die Parametrierung hat dabei je nach Typ und Größe der Automatisierungskomponente 12 (komponentenspezifische Parameter) sowie je nach der im Betrieb der Automatisierungskomponente 12 wirkenden Lasten und Kräften (applikationsspezifische Parameter) zu erfolgen.
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Wie aus 2 deutlich wird, sind in den Aufnahmeabschnitten 18 Magnetbänder 22 mit Parametriermagneten 20.1, 20.2 und 20.3 vorgesehen. Die Magnetbänder 22 können dabei beispielsweise in die jeweilige Aufnahmenut 18 eingeklebt sein oder auf sonstige Art und Weise dort befestigt oder in diese integriert sein.
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Bei dem in 3 gezeigten Magnetband 22 sind insgesamt 3 Permanentmagnete 20.1, 20.2 und 20.3 vorgesehen, welche jeweils eine Nordpolarisierung N und eine Südpolarisierung S aufweisen. Wie aus 3 deutlich wird, sind die beiden Parametriermagnete 20.1 und 20.2 gleich groß, weisen aber unterschiedlich angeordnete Nord-Südausrichtungen auf. Der Parametriermagnet 20.3 ist schmaler, dafür länger ausgebildet als die Parametriermagnete 20.1 und 20.2. Wie aus 3 deutlich wird, ist ein Platzhalter 21 für einen weiteren Parametriermagnet vorgesehen. Insgesamt kann folglich die Konfiguration der Parametriermagnete 20 vier Magnete vorsehen, in unterschiedlichen Nord-Südausrichtungen.
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Die Parametriermagnet 20 bilden folglich eine spezielle Konfiguration, welche auf den Typ und die Baugröße der Automatisierungskomponente 12 hinweist.
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In der 4 ist eine Sensoreinheit 14, 16 schematisch dargestellt. Zu erkennen sind Magnetfeldsensoren 24. Ferner sind zu erkennen ein Initialsensor 26 sowie ein Drei-Achs-Magnetfeldsensor 28. Die Magnetfeldsensoren 24 dienen zur Erkennung der Magnetkonfiguration der Parametriermagnete 20; der Initialsensor 26 und der Drei-Achs-Magnetfeldsensor 28 dienen zur Detektierung von Betriebsparametern der Automatisierungskomponente 12.
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In dem Fall, in dem die Sensoreinheiten 14, 16 einen Drei-Achs-Magnetfeldsensor 28 aufweisen, kann dieser die Magnetfeldsensoren 24 ersetzen bzw. die Erfassung der Konfiguration, also die räumliche Anordnung und die jeweilige Nord-Südausrichtung der einzelnen Parametriermagnete 20, erfolgen.
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Die Sensoreinheiten 14, 16 umfassen ferner die Steuerung 30, welche die von den Sensoren 24, 26 und 28 erfassten Messwerte verarbeitet, sowie den Speicher 31, in dem möglichen Parametrierungen der jeweiligen Sensoreinheit 14,16 abgelegt sind.
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Da bei der Automatisierungskomponente 12 gemäß 1 die Magnetbänder 22 in den Aufnahmeabschnitt 18 vorgesehen sind, wird beim Einführen der jeweiligen Sensoreinheit 14,16 in den jeweiligen Aufnahmeabschnitt 18 oder bei Inbetriebnahme die Konfiguration der Parametriermagnete 20 von den Magnetfeldsensoren 24 erfasst. Die Steuerung 30 ist derart eingerichtet ist, dass je nach erfasster Konfiguration der Parametriermagnete 20 eine der erfassten Konfiguration der Parametriermagnete 20 zugeordnete, im jeweiligen Speicher 31 hinterlegte Parametrierung in die Steuerung 30 eingelesen wird. Die Sensoreinheiten 14, 16 erkennen folglich dadurch selbsttätig, an welcher Automatisierungskomponente 12 sie verwendet werden, wobei aufgrund dieses Erkennens eine automatisierte Parametrierung durch Einlesen der der Konfiguration zugeordneten, hinterlegten Parameter in die Steuerung erfolgt.
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Bei einer anderen, den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist das Magnetband 22 mit der komponentenspezifischen Konfiguration der Parametriermagnete 20 innerhalb der Automatisierungskomponente 12 vorgesehen. Denkbar ist, dass die Parametriermagnete 20 an einem Antriebselement der Automatisierungskomponente 12 angeordnet sind, sodass je nach Antrieb die jeweilige Automatisierungskomponente 12 erkannt werden kann.
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In den 5 und 6 ist ein von der Automatisierungskomponente 12 separat handhabbares, die Parametriermagnete 20 aufweisendes Parametrierwerkzeug 32 gezeigt. Das Parametrierwerkzeug 32 weist einen Griffabschnitt 34 und einen Magnetabschnitt 36 auf. Im Magnetabschnitt 36 sind die Parametriermagnete 20 vorgesehen. Mit dem Parametrierwerkzeug 32 können unterschiedliche Parametrierungen der Sensoreinheiten 14, 16 erreicht werden, indem das Parametrierwerkzeug 32 in unterschiedlichen Ausrichtungen an die Sensoreinheiten 14, 16 angelegt wird. Durch unterschiedliche Ausrichtung des Parametrierwerkzeugs 32 ändert sich folglich die Konfiguration der Parametriermagnete 20 bezüglich der Sensoreinheit 14, 16.
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Das Parametrierwerkzeug 32 kann insbesondere dazu verwendet werden, um applikationsabhängige Parameter, wie beispielsweise mit der Automatisierungskomponente 12 zu tragende oder zu bewegenden Lasten, in die Steuerung 30 einzulesen. Wird beispielsweise das Parametrierwerkzeug 32 quer auf die Sensoreinheiten 14, 16 aufgelegt, werden andere Parameter eingelesen, als wenn das Parametrierwerkzeug 32 längs oder schräg zur Sensoreinheit 14, 16 auf diese aufgelegt wird. Das Parametrierwerkzeug 32 kann beispielsweise Anweisungen enthalten, um eine geeignete Parametrierung der jeweiligen Sensoreinheiten 14, 16 zu erreichen.
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Die Parametrierung des Sensoreinheiten 14, 16 kann auch mittels einer in der 7 gezeigten Parametrierschablone 40 erreicht werden. Die Parametrierschablone 40 weist dazu eine obere Zeile 42 auf, in der die unterschiedlichen Baugruppen, BG 10 bis BG 64, einer Automatisierungskomponente 12 angegeben sind. Ferner werden in der ersten Spalte 44 drei unterschiedliche applikationsabhängige Zustände angegeben, nämlich geringe Last, mittlere Last und hohe Last.
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Da insgesamt neun verschiedene Baugruppen möglich sind und drei verschiedene applikationsabhängige Lasten denkbar sind, ergeben sich insgesamt 27 verschiedene Parametrierungen der jeweiligen Sensoreinheit 14, 16. Für jede der möglichen 27 Parametrierungen sind auf der Schablone 40 Auflagesymbole 46 für die Sensoreinheit 14, 16 sowie Auflagesymbole 48 für das Parametrierwerkzeug 32 gezeigt. Zur Parametrierung der jeweiligen Sensoreinheit 14, 16 bei einer bestimmten Baugröße und bei einer bestimmten Applikation (geringe Last, mittlere Last und hohe Last), werden auf die Sensoreinheiten 14, 16 auf die zugehörigen Auflagesymbole 46 und das Parametrierwerkzeug 32 auf das zugehörige Auflagesymbol 48 aufgelegt. Dadurch ergibt sich eine eindeutige Konfiguration der Parametriermagnete 20 am Parametrierwerkzeug 32 bezüglich der jeweiligen Sensoreinheit 14,16, die von den Magnetfeldsensoren 24 der jeweiligen Sensoreinheit 14, 16 detektiert werden kann. Durch entsprechendes Auflegen des Parametrierwerkzeugs 32 und der jeweiligen Sensoreinheit 14, 16 auf die Parametrierschablone 40 kann folglich eine geeignete komponentenspezifische Parametrierung und eine geeignete applikationsabhängige Parametrierung gewährleistet werden.
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In der 7 ist eine Parametriermagnetschablone 50 gezeigt, welche für unterschiedliche Baugruppen und für unterschiedliche Lasten Auflagesymbole 48 für die jeweilige Sensoreinheit 14, 16 zeigt. Im Unterschied zur Parametrierschablone 40 gemäß 7 sind bei der Parametriermagnetschablone 50 gemäß 8 die Parametriermagnete 20 in die Schablone 50 integriert. Ein Parametrierwerkzeug 32 ist hierbei nicht erforderlich; die unterschiedlichen Magnetkonfigurationen sind in die Parametriermagnetschablone 50 eingelassen oder eingebettet.
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Hierdurch kann erreicht werden, dass lediglich die jeweilige Sensoreinheit 14, 16 zur Parametrierung einer bestimmten Baugruppe bei einer bestimmten Applikation lediglich entsprechend den auf der Parametriermagnetschablone 50 gezeigten Auflagesymbolen 46 aufzulegen sind. Eine Parametrierung kann folglich ohne Vorkenntnisse durch entsprechendes Auflegen der Sensoreinheit 14, 16 auf die Parametriermagnetschablone 50 auf einfache Art und Weise erfolgen.
