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DE10311026A1 - Process for changing the function parameters used in an industrial controller uses sampled values subjected to a weighting process - Google Patents

Process for changing the function parameters used in an industrial controller uses sampled values subjected to a weighting process

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DE10311026A1
DE10311026A1 DE2003111026 DE10311026A DE10311026A1 DE 10311026 A1 DE10311026 A1 DE 10311026A1 DE 2003111026 DE2003111026 DE 2003111026 DE 10311026 A DE10311026 A DE 10311026A DE 10311026 A1 DE10311026 A1 DE 10311026A1
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DE
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sampled
function
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multipliers
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Oswald Käsdorf
Georg Steinlein
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Siemens AG
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Abstract

The system has a digital filter [3] that receives a sampled input signals [x(n)] each of which are fed via time delays [5] within an overall sampling time [T] to multipliers [1]. The multipliers receive function parameters [F1-4] that have specific numeric values and the outputs are summed [2] to generate the modified output [y(n)].

Description

  • [0001] [0001]
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung. The invention relates to a method for changing operating parameters of at least one function of an industrial control or regulation.
  • [0002] [0002]
    Industrielle Steuerungen oder Regelungen zB für Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei unter Produktionsmaschinen auch Roboter zu verstehen sind, sind heutzutage üblicherweise in Form von Software auf einem numerischen Rechner oder numerischen Rechnersystem realisiert. Industrial control systems or arrangements, for example for machine tools or production machines, wherein also robots are to be understood as production machines are nowadays usually implemented in the form of software on a computer numeric or numeric computer system.
  • [0003] [0003]
    Die Steuerung oder Regelung verfügt dabei in der Regel unter anderem über eine Anzahl von sogenannten Funktionen. The control or regulation has as a rule, among other things, a number of so-called functions. Eine solche Funktion kann im einfachsten Fall zB, ein digitales Filter oder ein Regler, wie zB ein Proportional-Integralregler sein. Such a function can, in the simplest case, for example, a digital filter or a regulator, as for example, be a proportional-integral controller. Eine Funktion weist eine oder mehrere Eingangs- und Ausgangsgrößen auf. A function has one or more input and output variables. Als Teil der Eingangsgrößen verfügt eine Funktion über eine Anzahl von üblicherweise vom Anwender parametrierbaren sogenannten Funktionsparametern. As part of the input parameters a function has a number of commonly set by the user so-called function parameters. Bei digitalen Filtern können diese zB in Form von Filterkoeffizienten vorliegen, während bei einem Regler die Funktionsparameter durch Regelparameter wie zB Proportional-Beiwert, Integrierzeitkonstante, Integrierbeiwert und Proportionalwert gegeben sind. In this example, digital filters may be in the form of filter coefficients, while the function parameters are given by control parameters, such as proportional coefficient, integral time, and proportional integral-value at a controller.
  • [0004] [0004]
    Die genannten Funktionen lassen sich selbstverständlich auch zu größeren Funktionen zusammenfassen, welche sich dann aus mehreren kleineren Funktionen, wie zB digitalen Filtern oder Reglern zusammensetzen können. These features can of course also be combined to form larger functions, which can consist of several smaller functions such as digital filters or regulators then. Steuerungen oder Regelungen, wie sie zB bei Antriebssystemen verwendet werden, enthalten einen bestimmten Umfang von Funktionen. Controls or regulations, such as those used eg in drive systems that contain a certain amount of functions.
  • [0005] [0005]
    Bei den üblicherweise verwendeten Steuerungen oder Regelungen können die Funktionsparameter über geeignete Adressierungsmechanismen (Nummer der Funktion, Funktionsname) vom Anwender angesprochen und verändert werden. In the commonly used control or regulation function parameters can be addressed by the user and changed through appropriate addressing mechanisms (function number, function name). Insbesondere bei Echtzeit-Funktionen, wie zB bei digitalen Filtern und Reglern ist es wünschenswert, bei laufender Maschine, Funktionsparameter zu verändern, um zB eine Reglerstrecke für einen Antrieb der Maschine zB für eine aktuelle Applikation zu optimieren. Especially with real-time functions, such as in digital filters and controllers, it is desirable when the machine to change operating parameters to optimize, for example, a controller path for a drive of the machine, for example, for a current application.
  • [0006] [0006]
    Ein solches Verändern von Funktionsparametern bereitet jedoch Schwierigkeiten, da zB bei einem digitalen Filter die Funktionsparameter, dh alle Filterkoeffizienten simultan geändert werden müssen, was bei üblicherweise verwendeten Steuerungen oder Regelungen nicht möglich ist, da die Funktionsparameter nur sequentiell vom Anwender, mit einem an die Steuerung oder Regelung angeschlossenen Rechner, wie zB einem Laptop oder Personal Computer, verändert werden können. However, such a change of function parameters is difficult because, for example, which is with a digital filter function parameters, ie all filter coefficients have to be changed simultaneously at commonly used controls or regulations are not possible because the function parameters only sequentially by the user, with a to the controller or regulation connected computer such as a laptop or personal computer can be changed. Da die Funktionsparameter nur hintereinander verändert werden können, kann es zB bei oben genanntem digitalen Filter oder Regler zum Abschalten einer Maschine oder eines Antriebs kommen, wenn der digitale Filter durch eine unzulässige Teilparametrierung einen Fehlerzustand annimmt und folglich die entsprechende Funktion falsche Ausgangssignale liefert. Since the function parameters can be changed one after the other only, it may for example occur at the above digital filter or controller for shutting down a machine or a drive, when the digital filter assuming an error state by an improper Teilparametrierung and hence the corresponding function returns false output signals.
  • [0007] [0007]
    Bisher war es deshalb immer notwendig, die gesamte Maschine, die durch die betreffende Steuerung oder Regelung gesteuert bzw. geregelt wurde, in einen inaktiven Zustand zu versetzen, um die Funktionsparameter verändern zu können. Previously, it was always necessary, therefore, the entire machine, which was controlled by the relevant control or regulation or regulated to put into an inactive state in order to change the function parameters. Die veränderten Funktionsparameter werden zB dann erst nach einem Wiedereinschalten der Maschine wirksam. The altered function parameters are, for example, then only take effect after restarting the machine. Eine Veränderung der Funktionsparameter bei laufender Maschine war somit bisher nicht möglich. A change of function parameters when the machine was therefore not possible before.
  • [0008] [0008]
    Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum simultanen Verändern von Funktionsparametern von Funktionen einer industriellen Steuerung oder Regelung zu schaffen. The invention is therefore based on the object to provide a simple and inexpensive method for the simultaneous change of function parameters of functions of an industrial control or regulation.
  • [0009] [0009]
    Diese Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass der Steuerung oder Regelung veränderte Funktionsparameter übergeben und gespeichert werden, dass durch anschließendes Verändern eines Freigabeparameters in der Steuerung oder Regelung ursprüngliche Funktionsparameter simultan gegen die veränderten Funktionsparameter ausgetauscht werden und die Funktion mit den veränderten Funktionsparametern ausgeführt wird. This object is solved for the inventive method in that the control or regulation altered function parameters are passed and stored such that original function parameters are simultaneously exchanged for the changed operating parameters by subsequently changing a release parameter in the control or regulation and function with the altered function parameters performed becomes.
  • [0010] [0010]
    Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionen, digitale Filter oder Regler vorgesehen sind. A first advantageous embodiment of the invention is characterized in that are provided as functions, digital filter or controller. Digitale Filter oder Regler stellen bei Steuerungen oder Regelungen üblicherweise verwendete Funktionen dar. Digital filters or regulators represent functions used in controls or regulations normally.
  • [0011] [0011]
    Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die ursprünglichen Funktionsparameter derart simultan gegen die veränderten Funktionsparameter ausgetauscht werden, dass der Austausch innerhalb einer Rechenzykluszeit der Funktion ausgeführt wird. Further, it has proved to be advantageous that the original function parameters are such simultaneously exchanged for the changed operating parameters, that the exchange is executed within a computing cycle time of the function. Wenn der Austausch der Funktionsparameter innerhalb einer Rechenzykluszeit der Funktion ausgeführt wird, sind die daraus resultierenden Störungen des Ausgangssignals oder der Ausgangssignale der Funktion minimiert bzw. im Idealfall sind keine Störungen vorhanden. If the exchange of the function parameter is executed within a computing cycle time of the function, the resulting disturbances in the output signal or the output signals of the function are minimized or ideally no interference is present.
  • [0012] [0012]
    Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Freigabeparameter ein binärer Parameter verwendet wird. Further, it has proved advantageous if a binary parameter is used as release parameters. Ein binärer Parameter lässt sich besonders schnell und einfach vom Anwender verändern. A binary parameters can be quickly and easily changed by the user.
  • [0013] [0013]
    Das Verfahren eignet sich besonders zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern, da in diesen Anwendungsbereichen häufig digitale Filter und/oder Regler verwendet werden. The process is particularly suitable for varying function parameters of at least one function of an industrial controller or control at machine tools, production machines or robots, as they often digital filters and / or regulators are used in these applications.
  • [0014] [0014]
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail below. Dabei zeigen: They show:
  • [0015] [0015]
    1 1 ein Funktionsschaltbild eines digitalen Filter und a functional block diagram of a digital filter and
  • [0016] [0016]
    2 2 ein Blockschaltbild einer Funktion. a block diagram of a function.
  • [0017] [0017]
    In In 1 1 ist beispielhaft als Funktion ein digitales Filter is exemplary as a function of a digital filter 3 3 in Form eines funktionalen Schaltbildes dargestellt. represented in form of a functional diagram. Dem digitalen Filter The digital filter 3 3 werden als Eingangsgrößen ein digitalisiertes, abgetastetes Signal x(n) sowie vier Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4, die in dem Ausführungsbeispiel, die Filterkoeffizienten des digitalen Filter are as inputs a digitized, sampled signal x (n) and four function parameters F1, F2, F3 and F4 in the embodiment, the filter coefficients of the digital filter 3 3 bilden, vorgegeben. form specified. Das digitale Filter The digital filter 3 3 gibt als gefilterte Ausgangsgröße das Ausgangssignal y(n) aus. are as filtered output of the output signal y (n). Das digitale Filter The digital filter 3 3 wird innerhalb einer Rechenzykluszeit T von der Regelung abgearbeitet bzw. berechnet. is executed within a computing cycle time T of the scheme or calculated. In dem Ausführungsbeispiel ist die Rechenzykluszeit T mit der Abtastzeit des Eingangssignals identisch. In the embodiment, the calculation cycle time T with the sampling of the input signal is identical. Die jeweils um eine Rechenzykluszeit T verzögerten hintereinander liegenden Abtastwerte x(n), x(n-1), x(n-2), x(n-3) werden gemäß The delayed in each case by a computing cycle time T samples successive x (n), x (n-1), x (n-2), x (n-3) in accordance with 1 1 entsprechend jeweilig mit einem Multiplizierer corresponding respectively to a multiplier 1a 1a , . 1b 1b , . 1c 1c oder or 1d 1d mit den zugehörigen Funktionsparametern F1, F2, F3 oder F4 multipliziert. multiplied by the associated functional parameters F1, F2, F3 or F4. Anschließend wird mittels des Addierers Subsequently, by means of the adder 2 2 die Summe aus den solchermaßen gewichteten Größen berechnet und als Ausgangssignal y(n) ausgegeben. the sum calculated from the thus weighted sizes, and as an output signal y (n) is output. Zur Symbolisierung der Rechenzykluszeit T, welche zwischen den hintereinander liegenden Eingangswerten x(n), x(n-1), x(n-2) und x(n-3) liegen, dienen die Verzögerer To symbolize the computing cycle time T which x between successive input values ​​(n), x (n-1), x (n-2) and x (n-3) are located, which serve retarder 5a 5a , . 5b 5b und and 5c 5c , die jeweils um eine Rechenzykluszeit T verzögern. , Each delayed by a computing cycle time T. In dem Ausführungsbeispiel könnte zB, der Funktionsparameter F1=0,1 sein, der Funktionsparameter F2=0,3, der Funktionsparameter F3=0,125 und der Funktionsparameter F4=1,73 sein. In the embodiment could, for example, the function parameters F1 = be 0.1, the function parameters F2 = 0.3, the function parameters F3 = 0.125 and the functional parameters to be F4 = 1.73. Entsprechend den Funktionsparametern F1, F2, F3 und F4 wird eine Filterung der Eingangsfunktionen x(n) durchgeführt. Accordingly, the function parameters F1, F2, F3 and F4, a filtering of the input functions x (n) is performed.
  • [0018] [0018]
    In In 2 2 ist in Form eines Blockschaltbildes, dass aus is in the form of a block diagram that from 1 1 bekannte digitale Filter known digital filter 3 3 als ein quadratischer Funktions block dargestellt. represented as a quadratic function block. In dem Ausführungsbeispiel ist das digitale Filter In the embodiment, the digital filter 3 3 als Funktion innerhalb einer Regelung as a function within a control 6 6 eines Antriebssystems einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine eingesetzt. a drive system of a machine tool or production machine used. Anstatt der Regelung Instead of the regulation 6 6 könnte dass digitale Filter could that digital filter 3 3 aber auch in einer Steuerung eingesetzt sein. be also used in a controller. Das digitale Filter The digital filter 3 3 , die vier Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 sind im Ausführungsbeispiel in der Regelung gemäß , The four function parameters F1, F2, F3 and F4 are in accordance with the exemplary embodiment in the scheme 2 2 in einem jeweiligen Speicherbereich in a respective storage area 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c und and 4d 4d innerhalb der Regelung within the control 6 6 gespeichert. saved. Selbstverständlich beinhaltet die Regelung Of course, involves the regulation 6 6 in der Regel noch sehr viel mehr Funktionen, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. usually a lot more features that are not shown for clarity.
  • [0019] [0019]
    Zur Veränderung der Funktionsparameter To change the function parameters 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c und and 4d 4d , zB zum Zwecke der Optimierung des Filterverhaltens, übergibt der Anwender der Regelung Eg for the purpose of optimizing the filter behavior, the user of the scheme passes 6 6 bei laufender Maschine bzw. laufendem Antrieb der Maschine, vier veränderte Funktionsparameter F1V, F2V, F3V und F4V. the machine is running or the motor running of the machine, four altered function parameters F1V, F2V, F3V and F4V. Der veränderte Funktionsparameter F1V wird in einen Speicherbereich The altered function parameter is F1V into a storage area 4f 4f , der veränderte Funktionsparameter F2V wird in einen Speicherbereich The altered function parameters F2V is in a storage area 4g 4g , der veränderte Funktionsparameter F3V wird in einen Speicherbereich The altered function parameters F3V is in a storage area 4h 4h und der veränderte Funktionsparameter F4V wird in einen Speicherbereich and the altered function parameter is F4V into a storage area 4i 4i in der Regelung in the scheme 6 6 gespeichert. saved. Zu diesem Zeitpunkt wird das digitale Filter At this time, the digital filter 3 3 nach wie vor noch mit den ursprünglichen Funktionsparametern F1, F2, F3 und F4 berechnet bzw. ausgeführt. still yet been calculated with the original functional parameters F1, F2, F3 and F4 respectively executed. Durch anschließendes Verändern eines sogenannten Freigabeparameters FP, (zB von logisch „0" auf „1"), der in einem Speicherbereich By then changing a so-called release parameter FP, (for example, from logic "0" to "1"), which in a storage area 4E 4E in der Regelung gespeichert ist, werden die veränderten Funktionsparameter F1V, F2V, F3V und F4V simultan jeweilig gegen die zugehörigen ursprünglichen Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 ausgetauscht, indem die Inhalte der Speicherbereiche is stored in the control, the altered function parameters F1V, F2V, F3V and F4V simultaneously respectively replaced by the corresponding original function parameters F1, F2, F3 and F4 by the contents of the memory areas 4f 4f , . 4g 4g , . 4h 4h und and 4i 4i simultan in die jeweilig zugehörigen Speicherbereich simultaneously in the respective associated memory region 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c und and 4d 4d kopiert werden und solchermaßen die ursprünglichen Parameter F1, F2, F3 und F4 jeweils von ihrem zugehörigen veränderten Funktionsparameter überschrieben werden. be copied and thus the original parameters F1, F2, are overwritten from its associated parameters altered function F3 and F4. Das heißt, der ursprüngliche Funktionsparameter F1 wird durch den veränderten Funktionsparameter F1V, der ursprüngli che Funktionsparameter F2 wird durch den veränderten Funktionsparameter F2V, der ursprüngliche Funktionsparameter F3 wird durch den veränderten Funktionsparameter F3V und der ursprüngliche Funktionsparameter F4 wird durch den veränderten Funktionsparameter F4V, überschrieben. That is, the original function parameter F1 is determined by the altered function parameters F1V, Original Art che function parameter F2 is determined by the altered function parameters F3V by the altered function parameters F2V, the original functional parameters F3, and the original functional parameters F4 is overwritten by the altered function parameters F4V.
  • [0020] [0020]
    Das digitale Filter The digital filter 3 3 wird anschließend von der Regelung is then of the scheme 6 6 mit den veränderten Funktionsparametern F1V, F2V, F3V und F4V ausgeführt. performed with the altered function parameters F1V, F2V, F3V and F4V. Das Verändern der Funktionsparameter sowie das anschließende Verändern des Freigabeparameters, welcher idealer Weise als binärer Parameter ausgelegt wird, kann zB mit Hilfe eines an die Regelung seriell angeschlossenen Laptops oder Personal Computers erfolgen. Changing the function parameters and the subsequent change which ideally is designed as a binary parameters of the release parameter, can be done eg using a serial attached to the control laptop or personal computer. Die Abfrage des Freigabeparameters FP auf eine Veränderung von zB logisch „0" auf „1", was in dem Ausführungsbeispiel das Kopieren des Inhalts der Speicherbereiche The query of the enable parameter FP to a change of, for example logic "0" to "1", which in the exemplary embodiment, copying the contents of the memory areas 4f 4f , . 4g 4g , . 4h 4h und and 4i 4i in die jeweilige zugehörigen Speicherbereiche in the respective corresponding memory areas 4a 4a , . 4b 4b , . 4c 4c und and 4d 4d auslöst, sowie der Kopiervorgang, kann zB durch ein übergeordnetes Programm in der Regelung triggers, and copying for example, by a higher-level program in the control 6 6 durchgeführt werden. be performed.
  • [0021] [0021]
    In dem Ausführungsbeispiel gemäß In the embodiment according to 1 1 und and 2 2 ist die Funktion als digitales Filter the function as a digital filter 3 3 ausgeführt. executed. Selbstverständlich könnte die in Of course, could in 2 2 schematisch dargestellte Funktion Function shown schematically 3 3 anstatt des digitalen Filters auch einen Regler symbolisieren. also symbolize a controller instead of the digital filter. Die Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 würden dann in Form der schon in der Einleitung der Beschreibung erwähnten Regelparameter vorliegen. The function parameters F1, F2, F3 and F4 would then be in the form of the already mentioned in the introduction to the description of control parameters.
  • [0022] [0022]
    Um den Einschwingzeit der Ausgangsfunktion y(n) nach Veränderung der Funktionsparameter möglichst klein zu halten sollte der simultane Austausch der Parameter möglichst innerhalb der Rechenzykluszeit T der Funktion erfolgen. To the settling time of the output function y (n) of the simultaneous exchange of the parameters as possible within the computing cycle time T of the function should be made to keep as small as possible by changing the operating parameters.
  • [0023] [0023]
    Die Erfindung erlaubt eine verbesserte Handhabung und schnellere Inbetriebnahme einer industriellen Steuerung oder Regelung zB von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, da zB die Optimierung der Regelungs- und Steuerfunktionalitäten quasi online bei laufender Maschine bzw. laufenden Motoren der Maschine erfolgen kann. The invention allows improved handling and faster commissioning of an industrial control or regulation of eg machine tools or production machines, as for example, can be done to optimize the regulation and control functions quasi online with the machine running or running engines of the machine.
  • [0024] [0024]
    Selbstverständlich kann die Erfindung aber auch nicht nur bei industriellen Steuerungen oder Regelungen von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen eingesetzt werden, sondern auch bei anderen Anwendungsgebieten, bei denen eine simultane Umschaltung von Funktionsparametern von Funktionen innerhalb einer industriellen Steuerung oder Regelung notwendig ist. Of course, the invention can also be used, but also in other applications where simultaneous switching function parameters of functions within an industrial control or regulation is necessary not only in industrial control or regulation of machine tools or production machines.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern (F1, F2, F3, F4) von mindestens einer Funktion ( A method for varying function parameters (F1, F2, F3, F4) of at least one function ( 3 3 ) einer industriellen Steuerung oder Regelung ( ) Of an industrial controller or control ( 6 6 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung oder Regelung ( ), Characterized in that the control or regulation ( 6 6 ) veränderte Funktionsparameter (F1V,F2V,F3V,F4V) übergeben und gespeichert werden, dass durch anschließendes Verändern eines Freigabeparameters (FP) in der Steuerung oder Regelung ( passed) altered function parameters (F1V, F2V, F3V, F4V) and stored, that (by subsequently changing a release parameter FP) (in the control or regulation 6 6 ), ursprüngliche Funktionsparameter (Fl,F2,F3,F4) simultan gegen die veränderten Funktionsparametern (F1V,F2V,F3V,F4V) ausgetauscht werden und die Funktion ( ), Original functional parameters (Fl, F2, F3, F4) simultaneously (against the altered function parameters F1V be F2V, F3V, F4V) exchanged, and the function ( 3 3 ) mit den veränderten Funktionsparametern (F1V,F2V,F3V,F4V) ausgeführt wird. ) (With the changed operating parameters F1V, F2V, F3V, F4V) is executed.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionen, digitale Filter ( A method according to claim 1, characterized in that (as functions, digital filter 3 3 ) oder Regler ( () Or controller 3 3 ) vorgesehen sind. are provided).
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ursprünglichen Funktionsparameter (F1,F2,F3,F4) derart simultan gegen die veränderten Funktionsparametern (F1V, F2V, F3V,F4V) ausgetauscht werden, dass der Austausch innerhalb einer Rechenzykluszeit (T) der Funktion ( Method according to one of the preceding claims, characterized in that the original function parameters (F1, F2, F3, F4) in such a way simultaneously against the altered function parameters (F1V, F2V, F3V, F4V) can be exchanged that the exchange within a computation cycle time (T) the function ( 3 3 ) ausgeführt wird. ) is performed.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Freigabeparameter (FP) ein binärer Parameter verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a binary parameter is used as a release parameter (FP).
  5. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion ( Use of the method according to any one of the preceding claims, (for varying function parameters of at least one function 3 3 ) einer industriellen Steuerung oder Regelung ( ) Of an industrial controller or control ( 6 6 ) bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern. ) For machine tools, production machines or robots.
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