DE112016006372T5

DE112016006372T5 - Steuerung und fördersystem

Info

Publication number: DE112016006372T5
Application number: DE112016006372.5T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Nagatani; Hideaki Minamide; Tsutomu Yoshikawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2018-10-18
Also published as: WO2017138164A1; CN108604088A; TWI610869B; CN108604088B; KR20180101446A; US20180327191A1; JP6463518B2; JPWO2017138164A1; KR102124312B1; TW201728518A; US10363645B2

Abstract

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerung und ein Fördersystem bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Simulation von Sensorinformationen einfach und unter Verwendung der Steuerung im Fördersystem durchzuführen, ohne stark vom Typ des Fördersystems abhängig zu sein. Ein Werkstück-Simulationsteil (550) schätzt den Bewegungsumfang des Werkstücks aus der Antriebsinformation und schätzt die aktuelle Position des Werkstücks durch Addition des Bewegungsumfangs zur vorherigen Position des Werkstücks, wobei die Antriebsinformation für mindestens einen Aktuator (610) erzeugt wird, von dem angenommen wird, dass er das Werkstück unter den Einschränkungsbedingungen einschränkt. Ein Sensor-Simulationsteil (561) nutzt die aktuelle Position des Werkstücks, um Sensor-Simulationsinformationen zu erzeugen. Ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil (570) überträgt die Antriebsinformation zum Werkstück-Simulationsteil (550) und die Sensorsimulationsinformation als Ersatzinformation der Sensorinformation zum Steuerungsprogramm-Ausführungsteil (530).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung und ein Fördersystem, insbesondere auf eine Steuerung zur Ausgabe eines Stellsignals an einen Aktuator unter Bezugnahme auf ein von einem Sensor empfangenes Sensorsignal und ein Fördersystem unter Verwendung der Steuerung.
STAND DER TECHNIK
Fördersysteme, d.h. Systeme zum Fördern von Artikeln, werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z.B. in einer Produktionseinheit in einer Fabrik. Artikel, die in einem Fördersystem transportiert werden, werden im Folgenden als „Werkstücke“ bezeichnet. Ein Fördersystem besitzt in der Regel einen Aktuator zum Bewegen von Werkstücken, einen Sensor zum Detektieren von Werkstücken und eine Steuerung zum Steuern des Aktuators und des Sensors. Für den Leistungstest der Steuerung hat man herkömmlicherweise Simulationstechniken eingesetzt.
Die JP 2014-148 389A (Patentdokument 1) zeigt einen Informationsprozessor, der eine Simulation der Beförderung von Trägerartikeln durch einen Förderer durchführt. Ein Werkstück, ein Heber und ein Tisch sind in einem dreidimensionalen Simulationsraum angeordnet. Der Informationsprozessor führt eine Simulation der Förderung des auf dem Tisch angeordneten Werkstücks durch den Heber durch.
Wenn der Heber das Werkstück auf dem Tisch nach oben bewegt, setzt der Informationsprozessor eine Priorität, die den Grad der Integration des Hebers mit dem Werkstück anzeigt, und zwar höher als eine Priorität, die den Grad der Integration des Tisches mit dem Werkstück anzeigt. Wenn der Heber während des Transports des Werkstücks unter den Tisch fährt, setzt der Informationsprozessor die Priorität des Hebers auf niedriger als die Priorität des Tisches.
Die JP 2014-063 327 A (Patentdokument 2) zeigt ein Simulationsgerät. Das Simulationsgerät beinhaltet einen Prozessor, der eine Simulation eines Steuerungsprogramms durchführt, das von einer Steuerung zur Steuerung der Bewegung einer Maschine, die Zielartikel handhabt, ausgeführt wird. Der Prozessor enthält eine Betriebssteuerung, Bestimmungsmittel und Folgemittel. Die Betriebssteuerung steuert die Bewegung einer virtuellen Maschine, die einer Maschine in einem virtuellen Raum entspricht, entsprechend dem Steuerungsprogramm und auf der Grundlage eines Betriebsbefehls zum Bewegen der virtuellen Maschine.
Die Bestimmungsmittel bestimmen anhand von Modelldaten eines virtuellen Zielartikels, der einem von der virtuellen Maschine behandelten Zielartikel entspricht, und Modelldaten der virtuellen Maschine, ob das Volumen des Bereichs, in dem sich der virtuelle Zielartikel mit einem Arbeitsraum überschneidet, in dem die virtuelle Maschine arbeiten kann, größer oder gleich einem vorgegebenen Referenzwert ist. Wenn das Volumen größer als das oder gleich dem Referenzwert ist, bewirkt das Folgemittel, dass der virtuelle Zielartikel der Bewegung der virtuellen Maschine auf der Grundlage des Betriebsbefehls folgt.
Die JP 2002-358 114 A (Patentdokument 3) zeigt ein Simulationsgerät, das eine Simulation des Betriebs von Geräten in Übereinstimmung mit einem Programm für eine Steuerung durchführt. Das Simulationsgerät enthält Zustandsberechnungsmittel und Pseudo-Signalerzeugungsmittel. Die Zustandsberechnungsmittel simulieren eine Zustandsänderung der Anlage auf der Basis eines Ausgangssignals des Sequenzers und berechnet einen Änderungszustand der Anlage in einem vorgegebenen Zeitintervall.
Die Pseudosignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt ein Pseudosignal entsprechend dem von den Zustandsberechnungsmitteln berechneten Änderungszustand der Anlage, wobei das Pseudosignal ein Signal ist, das an die Steuerung auszugeben ist und für den obigen Zustand relevant ist. Das heißt, dieses Simulationsgerät führt eine Simulation in zwei Schritten durch. Zunächst simuliert das Simulationsgerät die Ausgabe des Sequenzers, d.h. wie sich der Zustand der Anlage entsprechend dem Betriebsbefehl ändert.
Dann simuliert das Simulationsgerät, ob das Gerät in einen Zustand der Erzeugung des Pseudosignals eingetreten ist, oder kurz gesagt, ob sich der Ausgang eines Detektors ändert, der eine Zustandsänderung des Geräts infolge der Bewegung des Geräts erkennt. Der hier verwendete Zustand der Anlage bezieht sich z.B. auf den Zustand des Aktuators und des Werkstücks. Der Detektor kann so konfiguriert werden, dass er erkennt, ob sich das Werkstück an einer vorgegebenen Position befindet.
Die JP 2002-351 511 A (Patentdokument 4) zeigt ein Eingabegerät zur Verwendung in einer Steuerung. Die Steuerung beinhaltet SPS-Mittel, Eingangsschnittstellenmittel und Ausgangsschnittstellenmittel. Die SPS-Mittel haben als Software definierte Funktionen und führen eine Steuerungsapplikation aus. Die Eingangsschnittstellenmittel übertragen Signale von aktuellen Prozessen an die SPS-Mittel. Die Ausgangsschnittstellenmittel übertragen Schnittstellen-Signale von den SPS-Mitteln zu den aktuellen Prozessen. Das bei der Steuerung verwendete Eingabegerät beinhaltet Pseudo-Eingabe-Generierungsmittel mit als Software definierten Funktionen und aktuelle Eingabe-Pseudo-Eingabe-Umschaltmittel.
Die Pseudo-Eingabe-Generierungsmittel erzeugen ein simuliertes Eingangssignal entsprechend einem Signal den Ausgangsschnittstellenmitteln. Bei Verwendung des simulierten Eingangssignals liefern die aktuellen Pseudo-Eingabe-Generierungsmittel das von den Ausgangsschnittstellenmitteln empfangene Signal an die Pseudoeingangserzeugungsmittel und liefert ein Ausgangssignal der Pseudoeingangserzeugungsmittel an die vorgenannten Eingangsschnittstellenmittel.

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2014-148 389 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2014-063 327A
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-358 114A
Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-351 511A

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Die oben beschriebene Technik gemäß Patentdokument 1 ist nur auf die dortige spezifische Konfiguration anwendbar, d.h. eine Konfiguration, in der der Heber das auf dem Tisch angeordnete Werkstück transportiert. Das heißt, dieser Technik mangelt es an allgemeiner Vielseitigkeit. Außerdem erfordert die Technik die Festlegung von Prioritäten für alle Teile, die auf das Werkstück wirken, und diese Einstellung muss in Abhängigkeit von einem zu simulierenden Zielartikel individuell gestaltet werden. Eine solche Konstruktion ist nicht einfach.
Die oben beschriebene Technik gemäß Patentdokument 2 ist vielseitiger als die oben beschriebene Technik gemäß Patentdokument 1 und gilt somit für verschiedene Fördersysteme. Diese Methode ist jedoch mit einem hohen Rechenaufwand verbunden, da sie eine Berechnungsbearbeitung erfordert, bei der der Arbeitsraum oder der virtuelle Zielartikel in mehrere Einheiten aufgeteilt wird.
Darüber hinaus sind die Techniken der Patentdokumente 1 und 2 reine Simulationstechniken und nicht für die Erprobung aktueller Fördersysteme vorgesehen.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Techniken gemäß den Patentdokumenten 1 und 2 ist die oben beschriebene Technik gemäß Patentdokument 3 in der Lage, das Programm für den im realen Fördersystem verwendeten Sequenzer (Steuerung) anhand des Ausgangs aus der Steuerung zu verifizieren. Bei dieser Methode wird jedoch eine Simulation durch das an die Steuerung des Fördersystems angeschlossene Simulationsgerät durchgeführt.
Daher ist neben der Steuerung auch ein Simulationsgerät erforderlich. Die Methode erfordert auch die Kommunikation zwischen der Steuerung und dem Simulationsgerät. Die Kommunikation zwischen der Steuerung und einem Computer verursacht eine zeitliche Verzögerung bei der Kommunikation. Der Zeitpunkt des Eintretens eines Ereignisses unterscheidet sich somit zwischen den Betriebsbedingungen einer realen Anlage und den simulierten Betriebsbedingungen dieser Anlage.
Ein in einem Fördersystem verwendetes Programm enthält oft Beschreibungen von Steuerungen, die auf Echtzeit-Kommunikation und Berechnungsverarbeitung beruhen, um die Leistung zu verbessern, und daher sind genaue Tests schwierig durchzuführen, wenn das Timing aufgrund einer zeitlichen Verzögerung bei der Kommunikation ausgeschaltet ist.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Techniken der Patentdokumente 1 bis 3 beschreibt die oben beschriebene Technik gemäß Patentdokument 4, dass eine Simulation innerhalb der Steuerung eines realen Systems durchgeführt wird. Ein konkretes Anwendungsbeispiel, das in dem Patentdokument 4 beschrieben wird, ist jedoch nur ein Fabrik-Schulungssystem, und eine spezifische Methode zur Anwendung dieser Technik auf ein Fördersystem wird nicht gezeigt.
Wird diese Technik mit einer für Fördersysteme sehr vielseitigen Simulationstechnik wie der oben beschriebenen Technik gemäß Patentdokument 2 kombiniert, benötigt die Steuerung im System viele Rechenressourcen, um diese Simulation zu verarbeiten.
Die in dem Fördersystem eingesetzte Steuerung verfügt jedoch im Gegensatz zu einem für Simulationsanwendungen geeigneten Rechner typischerweise nicht über viele Rechenressourcen. Selbst wenn die Kombination von Techniken, wie oben beschrieben, möglich ist, so ist es schwierig, genaue Tests am Fördersystem durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um Probleme wie die oben beschriebenen zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung und ein Fördersystem anzugeben, die in der Lage sind, eine Simulation von Sensorinformationen einfach und unter Verwendung der Steuerung im Fördersystem durchzuführen, ohne stark von der Art des Fördersystems abhängig zu sein.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerung für den Einsatz in einem Fördersystem, die ein Antriebssignal an mindestens einen Aktuator ausgibt, der ein Werkstück fördert und dabei ein Sensorsignal von mindestens einem Sensor in Bezug nimmt, der das Werkstück detektiert. Die Steuerung besitzt eine externe Schnittstelle, ein Einstellungen-Eingangsteil, ein Steuerungsprogramm-Ausführungsteil, ein Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil, ein Werkstück-Simulationsteil, ein Sensor-Simulationsteil und ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil. Die externe Schnittstelle besitzt ein Aktuator-Ausgangsteil und ein Sensor-Eingangsteil.
Der Aktuator-Ausgangsteil empfängt Antriebsinformationen zur Steuerung des Aktuators und überträgt das Antriebssignal entsprechend der Antriebsinformationen an den Aktuator. Der Sensor-Eingangsteil empfängt das Sensorsignal vom Sensor und generiert Sensorinformationen entsprechend dem Sensorsignal. Das Einstellungen-Eingangsteil erhält Eingänge von einem Steuerungsprogramm und Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen von einem Anwender.
Das Steuerprogramm ist ein Programm zur Generierung der Antriebsinformationen unter Bezugnahme auf die Sensorinformationen. Die Einschränkungsbedingungs-Einstellinformationen sind Befehlsinformationen, die dem Steuerungsprogramm zugeordnet sind, um eine zwischen Werkstück und Aktuator angenommene Einschränkungsbedingung zu ändern. Das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil bearbeitet das Steuerprogramm und besitzt einen Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen.
Der Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen gibt eine Einschränkungsbedingungs-Änderungs-Instruktion gemäß der Einschränkungsbedingungs-Einstellinformation aus. Der Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwaltet die Einschränkungsbedingung gemäß der vom Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen erteilten Randbedingungsänderungsinstruktion.
Der Werkstück-Simulationsteil schätzt einen Bewegungsumfang des Werkstücks aus der Antriebsinformation und schätzt eine aktuelle Position des Werkstücks, indem er den Bewegungsumfang zu einer vorherigen Position des Werkstücks addiert, wobei die Antriebsinformation vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugt wird und für mindestens einen Aktuator erzeugt wird, von dem angenommen wird, dass er vom Werkstück unter der vom Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwalteten Änderungsbedingung eingeschränkt wird.
Der Sensor-Simulationsteil verwendet Informationen über die aktuelle Position des Werkstücks, die vom Werkstück-Simulationsteil geschätzt werden, um Sensor-Simulationsinformationen zu erzeugen, die die Sensorinformationen simulieren. Der Ein-/Ausgangs-Schaltteil hat mindestens einen Sensor-Simulationsmodus als Betriebsart. Im Sensor-Simulationsmodus überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil generierten Antriebsinformationen zumindest an das Werkstück-Simulationsteil und überträgt die vom Sensor-Simulationsteil generierten Sensorsimulationsinformationen als Ersatzinformationen der Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm- Ausführungsteil.
Ein Fördersystem gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen Aktuator, einen Sensor und eine Steuerung. Der Aktuator fördert ein Werkstück. Der Sensor erkennt das Werkstück. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie ein Antriebssignal an den Aktuator ausgibt, während ein vom Sensor empfangenes Sensorsignal in Bezug genommen wird. Die Steuerung besitzt eine externe Schnittstelle, ein Einstellungen-Eingangsteil, ein Steuerungsprogramm-Ausführungsteil, ein Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil, ein Werkstück-Simulationsteil, ein Sensor-Simulationsteil und ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil.
Die externe Schnittstelle besitzt ein Aktuator-Ausgangsteil und ein Sensor-Eingangsteil. Das Aktuator-Ausgangsteil empfängt Antriebsinformationen zur Steuerung des Aktuators und überträgt das Antriebssignal entsprechend der Antriebsinformationen an den Aktuator. Das Sensor-Eingangsteil empfängt das Sensorsignal vom Sensor und generiert Sensorinformationen entsprechend dem Sensorsignal. Das Einstellungen-Eingangsteil erhält von einem Anwender die Eingabe eines Steuerungsprogramms und Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen.
Das Steuerprogramm ist ein Programm zur Generierung der Antriebsinformationen unter Bezugnahme auf die Sensorinformationen. Die Einschränkungsbedingungs-Einstellinformationen sind Befehlsinformationen, die dem Steuerungsprogramm zugeordnet sind, um eine zwischen Werkstück und Aktuator angenommene Einschränkungsbedingung zu ändern. Das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil bearbeitet das Steuerprogramm und besitzt einen Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen.
Der Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen gibt eine Einschränkungsbedingungs-Änderungs-Instruktion gemäß der Einschränkungsbedingungs-Einstellinformation aus. Das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwaltet die Einschränkungsbedingung gemäß der vom Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen erteilten Randbedingungsänderungsinstruktion.
Das Werkstück-Simulationsteil schätzt einen Bewegungsumfang des Werkstücks aus der Antriebsinformation und schätzt eine aktuelle Position des Werkstücks, indem es den Bewegungsumfang zu einer vorherigen Position des Werkstücks addiert, wobei die Antriebsinformation vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugt wird und für mindestens einen Aktuator erzeugt wird, von dem angenommen wird, dass er vom Werkstück unter der vom Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwalteten Einschränkungsbedingung eingeschränkt wird.
Das Sensor-Simulationsteil verwendet Informationen über die aktuelle Position des Werkstücks, die vom Werkstück-Simulationsteil geschätzt werden, um Sensor-Simulationsinformationen zu erzeugen, die die Sensorinformationen simulieren. Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil hat mindestens einen Sensor-Simulationsmodus als Betriebsart. Im Modus Sensorsimulation überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil generierten Antriebsinformationen zumindest an das Werkstück-Simulationsteil und überträgt die vom Sensor-Simulationsteil generierten Sensorsimulationsinformationen als Ersatzinformationen der Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm- Ausführungsteil.
Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Sensor-Simulationsinformation, die die Sensorinformation simuliert, unter Benutzung der Information über die geschätzte aktuelle Position des Werkstücks generiert. Die aktuelle Position des Werkstücks wird geschätzt, indem der geschätzte Bewegungsumfang des Werkstücks zur vorherigen Position des Werkstücks addiert wird. Der Bewegungsumfang des Werkstücks wird aus den Antriebsinformationen geschätzt, die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugt werden und für mindestens einen Aktuator erzeugt werden, von dem angenommen wird, dass er vom Werkstück unter der Einschränkungsbedingung eingeschränkt wird. Die Einschränkungsbedingung wird gemäß den Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingung verwaltet.
Die Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen können einfach durch einen Benutzer erstellt werden, der auf das Steuerungsprogramm des Fördersystems verweist, ohne stark vom Typ des Fördersystems abhängig zu sein. Somit kann eine Simulation der Sensorinformationen einfach und ohne große Abhängigkeit vom Typ des Fördersystems durchgeführt werden. Die gewonnenen Sensor-Simulationsinformationen können als Ersatzinformationen verwendet werden, wenn das Fördersystem in Abwesenheit der Sensorinformationen getestet wird, oder als Referenzinformationen unter tatsächlichen Betriebsbedingungen des Fördersystems.
Der geschätzte Bewegungsumfang des Werkstücks kann leicht anhand der Antriebsinformationen ermittelt werden, die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugt werden und für mindestens einen Aktuator erzeugt werden, von dem angenommen wird, dass er vom Werkstück unter der vom Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwalteten Einschränkungsbedingung eingeschränkt wird. Dieser geschätzte Bewegungsumfang wird zur vorherigen Position des Werkstücks addiert, um die aktuelle Position des Werkstücks abzuschätzen.
Wie oben beschrieben, kann der geschätzte Bewegungsumfang des Werkstücks leicht aus den Antriebsinformationen ermittelt werden, und die aktuelle Position des Werkstücks kann durch einfache Berechnung mit dem geschätzten Bewegungsumfang abgeschätzt werden. So kann die aktuelle Position des Werkstücks mit wenig Aufwand abgeschätzt werden. Dementsprechend kann auch die Steuerung des Fördersystems, das in der Regel über weniger Rechenressourcen verfügt als ein für Simulationsanwendungen geeigneter Rechner, eine Echtzeitsimulation durchführen.
Wie oben beschrieben, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine einfache Simulation der Sensorinformationen mit Hilfe der Steuerung des Fördersystems, ohne stark vom Typ des Fördersystems abhängig zu sein.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen noch deutlicher.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Fördersystems gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
2 ist ein Beispiel für die Einstellung von Informationen über Werkstücke, die ein Einstellungen-Eingangsteil in 1 erhalten hat;
3 ist ein Beispiel für Einstellinformationen über Aktuatoren, die vom Einstellungen-Eingangsteil in 1 erhalten werden;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für einen Aktuator und einen Sensor in 1 zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Werkstück-Simulationsteils in 1 schematisch darstellt;
6 ist ein Beispiel für die Einstellung von Informationen über Sensoren in 1;
7 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise eines Sensor-Simulationsteils in 1 schematisch darstellt;
8 ist ein Beispiel für die Einstellung von Informationen über Förderer, die als Aktuatoren dienen, die vom Einstellungen-Eingangsteil gemäß einer Variante der Ausführungsform 1 erhalten werden;
9 zeigt ein Beispiel für die Einstellung von Anschlägen als Aktuatoren, die vom Einstellungen-Eingangsteil gemäß einer Variante der Ausführungsform 1 erhalten werden;
10 zeigt eine Methode zur Berechnung der Größe eines Werkstücks, dessen Stellung gemäß einer Variation der Ausführungsform 1 verändert wird;
11 ist eine perspektivische Darstellung eines Aktuators in einem Fördersystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration des Fördersystems gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für die Anordnung eines Aktuators in einem Fördersystem und ein Werkstück zeigt, auf das der Aktuator gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung wirkt;
14 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration des Fördersystems gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Fördersystems gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Illustration, die ein Beispiel für die Einstellung von Informationen über anderes Equipment zeigt, die von einem Einstellungen-Eingangsteil in 15 erhalten werden;
17 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Fördersystems gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Fördersystems gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
19 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Fördersystems gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung und
20 ist ein Blockschaltbild, das eine beispielhafte Hardware-Konfiguration einer Steuerung zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen werden identische oder korrespondierende Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung weggelassen.
Ausführungsform 1
Steuerungen gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 7 können für eine Fabrikautomatisierung (FA) zur Steuerung einer Produktionsanlage in einer Fabrik verwendet werden. Bei dieser Anwendung simuliert die Steuerung die Bewegung eines Werkstücks, das in der Produktionseinheit läuft. Anhand der simulierten Bewegung des Werkstücks simuliert die Steuerung ein von einem Sensor empfangenes Eingangssignal, das die Position des Werkstücks detektiert.
Ein Bediener (Benutzer) der Produktionseinheit kann auf einfache Weise Einstellungen für solche Vorgänge vornehmen. Konkret kann der Bediener eine Werkstück-Bewegungssimulationsmethode einstellen, die der Konfiguration der Produktionseinheit entspricht, indem er eine Mehrzwecktechnik gemäß einem festen Verfahren einsetzt, anstatt eine solche Simulationsmethode gemäß einem Verfahren von Versuch und Irrtum zu entwerfen.
Bevor eine genaue Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegeben wird, wird im Folgenden die Steuerung für den Einsatz in FA-Anwendungen und der Betrieb der Inbetriebnahme und Einstellung der Produktionseinheit mit Hilfe der Steuerung beschrieben, soweit die Inhalte relevant für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind.
Eine Steuerung für den Einsatz in FA-Anwendungen, die hauptsächlich für eine Produktionseinheit in einer Fabrik eingesetzt wird, steuert eine Vielzahl von externen Geräten, die an die Steuerung angeschlossen sind. Unter diesen externen Geräten werden diejenigen, die über Stromleitungen an die Steuerung angeschlossen sind und mit der Steuerung über EIN/AUS-Digitalsignale kommunizieren, zusammengefasst als I/O (Input/Output)-Geräte bezeichnet.
Beispiele für die I/O-Geräte umfassen auch Eingabegeräte der Steuerung , wie etwa einen Sensor oder einen Schalter und Ausgabegeräte , wie etwa eine Anzeigeleuchte oder einen Motor, die entsprechend den Ausgangssignalen der Steuerung arbeiten. Beispiele für die externen Geräte sind auch ein Servoverstärker, der einen Servomotor steuert, und andere Steuerungen. Die Kommunikation mit diesen externen Geräten verarbeitet andere Informationen als ON/OFF-Informationen und wird daher oft über Kabel für Kommunikations- und Spezialschaltungen realisiert; daher werden diese externen Geräte oft von I/O-Geräten im engeren Sinne unterschieden.
Zu den Verbindungsarten zu den externen Geräten gehören z.B. ein von der Steuerung allein implementierter Modus, der eine typische Hardwarekonfiguration aufweist, und ein Modus, der durch den Anschluss eines Spezialgerätes an die Steuerung realisiert wird. Diese Steuerungen werden in der folgenden Beschreibung zusammenfassend als „Steuerung“ bezeichnet.
Die Produktionseinheit in einer Fabrik ist oft so konfiguriert, dass sie die Position eines Werkstücks mit einem sogenannten „Vorrats-Sensor“ detektiert und mit einem vom Sensor empfangenen Eingangssignal als Trigger arbeitet. Neben der Verwendung als Triggersignal wird das Eingangssignal des Vorrats- Sensors häufig auch als Bestätigungssignal verwendet, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Werkstücks zu bestätigen, das als Teil vor der Ausführung der Operation dient.
Der Vorrats-Sensor kann ein optischer Reflexionssensor sein, der einen Projektor mit einem Photodetektor verbindet. Dieser Sensor arbeitet so, dass dann, wenn sich ein Werkstück vor den Sensor bewegt hat, Licht vom Projektor vom Werkstück reflektiert wird und in den Photodetektor gelangt. Dadurch wird das Vorhandensein des Werkstücks erkannt. Im Gegensatz zum Menschen kann die Produktionseinheit in der Regel keine visuelle Kontrolle durchführen und ist daher oft so konfiguriert, dass sie bei jeder Bewegung des Werkstücks das Werkstück mit dem Vorrats-Sensor erkennt.
Die Inbetriebnahme und Einstellung der Produktionsanlage erfolgt in vielen Fällen im sogenannten Leerlauf. Unter Leerlauf versteht man einen Vorgang, bei dem keine Werkstücke laufen. Bei einem Arbeitsgang, der einen Fluss von Werkstücken beinhaltet, kommen Maschinen in der Produktionseinheit und Werkstücke miteinander in Kontakt und können bei Defekten beschädigt werden, wenn z.B. das Bedienprogramm des Fördersystems defekt ist.
So wird ein vollständiger Test mit einem Werkstückefluss in der Regel erst dann durchgeführt, wenn die normale Funktionsfähigkeit der Produktionseinheit durch Leerlauf bestätigt ist. Es kann auch Fälle geben, in denen ein Leerlauf zwingend erforderlich ist, z.B. wenn Werkstücke teuer sind oder nur eine geringe Anzahl von Werkstücken zur Anpassung vorbereitet ist.
Der Leerlauf erfordert oft einiges an Erfindungsgabe zur Implementierung, da er sich vom normalen Betrieb mit Werkstücken unterscheidet. Wie oben beschrieben, verwendet die Produktionseinheit oft den Vorrats-Sensor als Triggersignal oder Bestätigungssignal. In diesem Fall, wenn der Leerlauf ohne Hilfsmittel durchgeführt wird, können diese Signale aufgrund des Fehlens eines Werkstücks abnormale Werte annehmen, was es schwierig macht, den Leerlauf als Test durchzuführen. In Anbetracht dessen können einige Änderungen an einem Programm zum Zwecke des Leerlaufs vorgenommen werden.
Konkrete Beispiele für die Änderungen sind das Ausdrucken einer Beschreibung über die Bestätigung durch den Vorrats-Sensor und das Umschreiben des Inhalts, der den Umgang mit dem Eingangssignal vom Vorrats-Sensor beschreibt, in den Inhalt, der den Umgang mit anderen Signalen beschreibt. Bei solchen Programmänderungen sind unvorsichtige Fehler und unbeabsichtigte logische Änderungen in der Logik zu vermeiden. Um solche Fehler zu vermeiden, ist es notwendig, die Bedienung der Maschinen im Fördersystem und den Inhalt des Steuerungsprogramms vollständig zu verstehen und dann den Vorgang der Korrektur und Neuerstellung eines Programms geräteweise oder für jeden zu bestätigenden Vorgang durchzuführen. Solche Vorgänge haben konventionell viel Zeit in Anspruch genommen.
Außerdem ist es sinnvoll, vor dem eigentlichen Betrieb nicht nur das Verhalten der Produktionseinheit im Dauerbetrieb kurz zu überprüfen, sondern auch deren Verhalten, wenn verschiedene Fehler durch physikalische Faktoren, nicht durch das Programm, wie z.B. ein Fehler durch Verklemmen eines Werkstücks im Förderer oder einem Teilezufuhrteils, oder ein Fehler durch instabile Sensorerkennung aufgetreten sind.
Denn wenn ein solcher Fehler im laufenden Betrieb auftritt und die Notwendigkeit besteht, das Steuerungsprogramm als Gegenmaßnahme zu korrigieren, wird es notwendig, die Produktionseinheit für einige Zeit anzuhalten, was zu erheblichen Schäden führen kann. In vielen Fällen ist das Auftreten solcher physikalischen Fehler jedoch zufällig während des Betriebs der Produktionseinheit, und es ist unter den gegenwärtigen Umständen schwierig, alle Fehler zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme und Einstellung der Produktionseinheit zu überprüfen.
Vor diesem Hintergrund haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Methode zur Simulation der Bewegung eines Werkstücks und einer mit der Bewegung des Werkstücks verbundenen Änderung des Sensorsignals des Vorrats-Sensors untersucht, wobei sie in erster Linie die Umsetzung des Leerlaufs und die Überprüfung verschiedener Fehler ermöglichen wollten.
Wenn das Sensorsignal des Vorrats- Sensors simuliert werden kann, kann mit Hilfe des Sensorsignals ein Leerlauf unter betriebsnahen Bedingungen realisiert werden. Auch wenn die zu prüfenden Fehler durch physikalische Faktoren verursacht werden und zufällig auftreten, können sie durch eine Simulation sofort überprüft werden, ohne auf das zufällige Auftreten der Fehler zu warten.
Um eine Simulation unter betriebsnahen Bedingungen durchzuführen, darf die Simulation nicht von einem Rechner durchgeführt werden, der zusätzlich mit dem Fördersystem verbunden ist, sondern von der Steuerung des Fördersystems selbst. Denn im ersten Fall kann es bei der Kommunikation zwischen Steuerung und Rechner zu einer Zeitverzögerung kommen, so dass z.B. der Zeitpunkt der Erzeugung des Sensorsignals vom tatsächlichen Betrieb abweichen kann.
Insbesondere in der Produktionseinheit enthält das Programm oft Beschreibungen von Steuerungen, die auf Echtzeitkommunikation und Berechnungsbearbeitung beruhen, um die Leistung des Fördersystems zu verbessern; daher ist es schwierig, genaue Prüfvorgänge durchzuführen, wenn das Timing aufgrund einer zeitlichen Verzögerung bei der Kommunikation ausgeschaltet ist.
Jede unten beschriebene Ausführungsform wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme oder Anforderungen untersucht.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Fördersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Ein Fördersystem 700A gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt einen Aktuator 610, einen Sensor 620 und eine Steuerung 500A. Der Aktuator 610 fördert Werkstücke. Der Sensor 620 enthält einen Sensor, der Werkstücke erkennt. Die Steuerung 500A ist so konfiguriert, dass sie ein Antriebssignal an den Aktuator 610 ausgibt, während ein vom Sensor 620 empfangenes Sensorsignal in Bezug genommen wird. Das Antriebssignal wird von der Steuerung 500A entsprechend den in der Steuerung 500A erzeugten Antriebsinformationen ausgegeben.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, beschreibt die vorliegende Ausführungsform in erster Linie den Fall, dass die Antriebsinformation ein Befehlssignal darstellt, das eine absolute Position eines Servomotors im Aktuator angibt. Das von der Steuerung 500A gemäß der Antriebsinformation ausgegebene Antriebssignal kann auch ein Befehlssignal darstellen, das die absolute Position des Servomotors im Aktuator anzeigt. Das Antriebssignal kann auch ein Steuersignal sein, das einen Betriebsspezifikationswert angibt, der an einen Servoverstärker angelegt wird, der den Servomotor im Aktuator versorgt.
Die Steuerung 500A besitzt eine externe Schnittstelle 510, ein Einstellungen-Eingangsteil 520, ein Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530, ein Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540, ein Werkstück-Simulationsteil 550, ein Sensor-Simulationsteil 561 und ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570. Im Folgenden wird die Konfiguration jedes der oben beschriebenen Elemente detailliert beschrieben.
Die externe Schnittstelle 510 ist für die Kommunikation mit externen Geräten 600 konfiguriert. Die externe Schnittstelle 510 besitzt ein Aktuator-Ausgangsteil 511 und einen Sensor-Eingangsteil 512. Der Aktuator-Ausgangsteil 511 empfängt die Antriebsinformationen, die einen Betriebsbefehlswert zur Steuerung des Aktuators 610 angeben, und überträgt auf der Basis der Antriebsinformationen ein Antriebssignal an den Aktuator 610.
Das Sensor-Eingangsteil 512 empfängt ein Sensorsignal vom Sensor 620 und generiert auf der Basis des Sensorsignals Sensorinformationen. Die externe Schnittstelle 510 kann auch ein Anderes-Equipment Ein-/Ausgangsteil 513 enthalten, das mit anderem Equipment 630 verbunden ist, welches ein externes Equipment außer dem Aktuator 610 und dem Sensor 620 ist.
In diesem Fall ist die externe Schnittstelle 510 neben dem Sensor 620 und dem Aktuator 610 auch an anderes Equipment 630 anschließbar. Eine spezifische Konfiguration jedes Ein-/Ausgangsteils der externen Schnittstelle 510 ist abhängig vom Typ der an das Ein-/Ausgangsteil angeschlossenen externen Geräte 600. Beispielsweise unterscheidet sich eine bestimmte Konfiguration eines Ein-/Ausgangsteils je nachdem, ob das externe Equipment 600 ein I/O-Gerät, ein Servoverstärker oder eine andere Steuerung ist.
Bei Verwendung eines Servoverstärkers kann die Funktion des Servoverstärkers in den Aktuator 610 integriert werden. Alternativ kann die Funktion des Servoverstärkers in die externe Schnittstelle 510 integriert werden; in diesem Fall erfolgt die Stromversorgung über das Antriebssignal zum Servomotor.
Das Einstellungen-Eingangsteil 520 empfängt einen Eingang vom Steuerungsprogramm von einem Anwender in der gleichen Weise wie die einer normalen Steuerung. Das Steuerprogramm ist ein Programm zur Generierung der Antriebsinformationen unter Bezugnahme auf die Sensorinformationen. Der Aktuator 610 wird entsprechend diesen Antriebsinformation angesteuert. Ein charakteristischer Punkt der vorliegenden Ausführungsform ist, dass das Einstellungen-Eingangsteil 520 vom Anwender Einschränkungsbedingungs-Einstellinformationen erhält. Die Einschränkungsbedingungs-Einstellinformationen sind Befehlsinformationen, die dem Steuerungsprogramm zugeordnet sind, um die zwischen dem Werkstück und dem Aktuator 610 angenommenen Einschränkungsbedingungen zu ändern.
Das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 arbeitet das Steuerungsprogramm ab. Das Steuerprogramm-Ausführungsteil 530 enthält einen Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531. Der Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531 erteilt dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 auf der Grundlage der Randbedingungs-Einstellinformationen eine Einschränkungsbedingungs-Änderungs-Instruktion.
Mit anderen Worten, der Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531 erteilt dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 einen Befehl, indem er die dem Steuerungsprogramm zugeordneten Befehlsinformationen zur Änderung der Einschränkungsbedingungen verarbeitet.
Das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 verwaltet die Einschränkungsbedingungen auf der Grundlage der vom Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531 erteilten Einschränkungsbedingungen. Zu diesem Zweck enthält das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 einen Einschränkungsbedingungs-Speicher (nicht abgebildet), der Informationen über die Einschränkungsbedingungen zu diesem Zeitpunkt hält.
Das Werkstück-Simulationsteil 550 ist so konfiguriert, dass es die Bewegung eines Werkstücks simuliert. Insbesondere schätzt das Werkstück-Simulationsteil 550 den Bewegungsumfang des Werkstücks aus der Antriebsinformation und schätzt die aktuelle Position des Werkstücks durch Addition des geschätzten Bewegungsumfangs zur vorherigen Position des Werkstücks, wobei die Antriebsinformation vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugt wird und für mindestens einen Aktuator 610 erzeugt wird, von dem angenommen wird, dass er vom Werkstück unter den Einschränkungsbedingungen des Einschränkungsbedingungs-Änderungsteils 540 eingeschränkt wird.
Das Sensor-Simulationsteil 561 ist so konfiguriert, dass es den Betrieb des Sensors 620 simuliert. Das Sensor-Simulationsteil 561 erzeugt Sensor-Simulationsinformationen, die Sensorinformationen simulieren, indem es Informationen über die aktuelle Position des Werkstücks verwendet, die vom Werkstück-Simulationsteil 550 geschätzt werden.
Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 ist so konfiguriert, dass es einen Signalfluss schaltet, um die Betriebsart der Steuerung 500A auszuwählen. Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 hat mindestens einen Sensor-Simulationsmodus als Betriebsart. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 weiterhin eine Sensor-Betriebsart als Betriebsart.
Zunächst wird der Sensor-Simulationsmodus beschrieben. In diesem Modus überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugten Antriebsinformationen an mindestens das Werkstück-Simulationsteil 550. Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 überträgt auch die vom Sensor-Simulationsteil 561 generierte Sensor-Simulationsinformation als Ersatzinformation der Sensorinformation zum Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530. Das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 arbeitet also nicht mit den eigentlichen Sensorinformationen, sondern mit den simulierten Sensorinformationen.
Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 kann die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugten Antriebsinformationen vorzugsweise nicht nur an das Werkstück-Simulationsteil 550, sondern auch an das Aktuator-Ausgangsteil 511 übertragen. Vorzugsweise kann das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 so konfiguriert werden, dass es in diesem Modus auswählen kann, ob die Antriebsinformationen an das Aktuator-Ausgangsteil 511 übertragen werden sollen.
Zweitens wird die Betriebsart Sensor beschrieben. In diesem Modus überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 die vom Sensor-Eingangsteil 512 erzeugten Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530. Das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 arbeitet also mit den vom Sensor 620 erzeugten Sensorinformationen statt mit den simulierten Sensorinformationen. Entsprechend arbeitet das Fördersystem 700A unter realen Betriebsbedingungen.
Es wird nun eine Simulation mit dem Werkstück-Simulationsteil 550 beschrieben. Zuerst gibt der Anwender das Steuerprogramm ein, indem er Informationen über Werkstücke, Aktuatoren 610 und Sensoren 620 sowie externe Eingangssignal-Schaltinformationen über das Einstellungen-Eingangsteil 520 einstellt. Das Steuerungsprogramm wird zum Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 übertragen und dort gespeichert. Die Einstellinformationen der Werkstücke, Aktuatoren 610 und Sensoren 620 werden zum Werkstück-Simulationsteil 550 übertragen und dort gespeichert.
Die Schaltinformation des externen Eingangssignals wird zum Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 übertragen und dort gespeichert. Die Einstellinformationen über Sensoren 620 werden zum Sensor-Simulationsteil 561 des Externeingangs-Simulationsteils 560 übertragen und dort gespeichert. Ein Teil der Informationen, die als Einstellinformationen über Werkstücke eingestellt sind, wird an das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 übertragen und dort gespeichert.
Wie oben beschrieben, wird das Steuerprogramm vom Einstellungen-Eingangsteil 520 zum Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 übertragen. Das Steuerprogramm ist im Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 hinterlegt. Das Steuerprogramm enthält neben den üblichen Steuerbefehlen zur Steuerung der externen Geräte 600 im laufenden Betrieb auch Spezialinstruktionen zur Simulation.
Die Spezialinstruktionen enthalten die folgenden zwei Arten von Instruktionen. Die erste Art von Instruktionen sind Einschränkungs-Instruktionen, die davon ausgehen, dass ein bestimmtes Werkstück und ein bestimmter Aktuator 610 voneinander abhängig sind. Die zweite Art von Instruktionen sind Einschränkungs-Freigabeinstruktionen, die davon ausgehen, dass Einschränkungen auf einem bestimmten Werkstück und einem bestimmten Aktuator 610 freigegeben werden.
Die Spezialinstruktionen ergeben Instruktionsinformationen, die dem Steuerungsprogramm zugeordnet sind, um die zwischen dem Werkstück und dem Aktuator 610 angenommenen Einschränkungsbedingungen zu ändern. Die Einschränkungs-Befehle werden an Stellen in der Steuersequenz eingefügt, an denen sich Situationen ergeben, in denen bestimmte Aktuator-Operationen auf Werkstücke wirken. Beispiele für die Stellen sind eine Stelle, an der ein Roboter ein Werkstück hält, eine Stelle, an der ein Werkstück auf einem Förderband angeordnet wird, und eine Stelle, an der ein Aktuator, der ein Werkstück schiebt, seinen Schubbetrieb beginnt.
Diese Stellen sind Stellen im Programm, an denen Instruktionen zur Bedienung des Aktuators beschrieben werden. So ist es für den Anwender einfach, die Stellen zu bestimmen, an denen Einschränkungs-Befehle hinzugefügt werden sollen. Im Gegensatz zu den Einschränkungs-Befehlen werden die Einschränkungs-Freigabeinstruktionen an Stellen in der Steuersequenz hinzugefügt, an denen bestimmte Aktuator-Operationen auf das Werkstück wirken. Beispiele für die Stellen sind eine Stelle, an der ein Roboter ein Werkstück installiert, eine Stelle, an der ein Werkstück von einem Förderband entfernt wird, und eine Stelle, an der der Betrieb eines Aktuators, der ein Werkstück schiebt, abgeschlossen ist. Diese Stellen sind normalerweise Stellen im Programm, an denen Instruktionen zur Bedienung des Aktuators beschrieben werden oder an denen Instruktionen zur Bestätigung des Abschlusses von Aktuator-Operationen beschrieben werden.
So ist es für den Anwender einfach zu bestimmen, an welchen Stellen die Einschränkungs-Freigabeinstruktionen eingefügt werden sollen. Wie oben beschrieben, kann der Benutzer dem normalen Steuerungsprogramm einfach spezielle Instruktionen als Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen hinzufügen.
Die Einschränkungs-Instruktionen und die Einschränkungs-Freigabeinstruktionen können die Beziehung zwischen einem einzelnen Werkstück und jedem von mehreren Aktuatoren 610 darstellen. So können für ein einzelnes Werkstück redundante Einschränkungs-Instruktionen oder Einschränkungs-Freigabeinstruktionen ausgegeben werden. Wird z.B. ein Werkstück vom Förderer bewegt und danach von einem direktwirkenden Aktuator aus dem Förderer entfernt, wird ein Einschränkungsbefehl zum Zeitpunkt der Anordnung des Werkstücks auf dem Förderer und ein weiterer Einschränkungsbefehl zum Zeitpunkt des Schiebebetriebs des direktwirkenden Aktuators erteilt.
Dann werden sowohl für den Förderer als auch für den direkt wirkenden Aktuator zum Zeitpunkt der Beendigung des Schiebebetriebs des direktwirkenden Aktuators Einschränkungs-Freigabeinstruktionen erteilt. Es ist zu beachten, dass eine Einschränkungsinstruktion zum Zeitpunkt der Ermittlung des vom direktwirkenden Aktuator zu schiebenden Werkstücks erfolgen kann, anstatt zum Zeitpunkt, zu dem der direktwirkende Aktuator seinen Schiebebetrieb startet.
Wenn das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 eine Stelle im Steuerprogramm ausführt, an der die Einschränkungsinstruktion oder die Einschränkungs-Freigabeinstruktion beschrieben ist, wird der Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531 im Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 aufgerufen. Der Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531 interpretiert den Inhalt der Instruktion und gibt einen Befehl zur Änderung der Einschränkungsbedingungen des Werkstücks in den Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 aus.
Wie oben beschrieben, wird die Einstellinformation vom Einstellungen-Eingangsteil 520 zum Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 übertragen. Die Einstellinformationen werden im Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 gespeichert. Diese Einstellinformationen beinhalten Einstellinformationen zur Ermittlung eines Werkstücks, für das das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 die Einschränkungsbedingungen verwaltet. Beispielsweise enthält die Einstellinformation Informationen, wie etwa den Namen des Werkstücks.
Das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 verwaltet die Einschränkungsbedingungen jedes Werkstücks gemäß dem Befehl des Prozessors zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen 531. Mit anderen Worten, das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 verwaltet, welches Werkstück von welchem Aktuator 610 als eingeschränkt angenommen wird. Das Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 gibt dann die Einschränkungsbedingungen jedes Werkstücks an das Werkstück-Simulationsteil 550 aus.
Wie oben beschrieben, wird die Einstellinformation vom Einstellungen-Eingangsteil 520 zum Werkstück-Simulationsteil 550 übertragen. Die Einstellinformationen werden im Werkstück-Simulationsteil 550 gespeichert. Diese Einstellinformationen beinhalten Einstellinformationen über Werkstücke, Aktuatoren 610 und Sensoren 620. Das Werkstück-Simulationsteil 550 erhält auch die Eingabe der Einschränkungsbedingungen eines jeden Werkstücks aus dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 wie oben beschrieben.
Das Werkstück-Simulationsteil 550 erhält auch die Antriebsinformationen über den Aktuator 610 vom Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570. Dieses Informationssignal vom Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 kann eine Kopie sein, die innerhalb des Ein-/Ausgangs-Schaltteils 570 aus dem vom Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 an die externe Schnittstelle 510 übertragenen Informationssignal erzeugt wird.
2 zeigt ein Beispiel für die im Werkstück-Simulationsteil 550 gespeicherten Einstellinformationen über Werkstücke. „Nummer“ und „Name“ dienen zur Unterscheidung verschiedener Werkstücke. „Größe (X, Y, Z)“ gibt die Größe eines Teils des Werkstücks an, der vom Sensor 620 in einem orthogonalen Koordinatensystem XYZ detektiert wird. „Ausgangsposition/Stellung (X, Y, Z, Rx, Ry, Rz)“ gibt die Position und Stellung des Werkstücks im Ausgangszustand an, wobei X, Y und Z Positionen im orthogonalen Koordinatensystem XYZ darstellen und Rx, Ry und Rz jeweils Positionen durch die Drehwinkel um die X-, Y- und Z-Achse darstellen.
3 zeigt ein Beispiel für die im Werkstück-Simulationsteil 550 gespeicherten Einstellinformationen zu Aktuatoren 610. „Nummer“ und „Name“ dienen zur Unterscheidung verschiedener Aktuatoren 610. “Bewegungsrichtung“ stellt die Bewegungsrichtung des Aktuators dar. „Größe“ stellt die Größe in Bewegungsrichtung eines Teils des Aktuators 610 dar, der vom Sensor 620 detektiert wird. „Ausgangsposition“ stellt die Position des Aktuators im Ausgangszustand in Bewegungsrichtung dar.
4 ist eine perspektivische Darstellung eines Aktuators 611 und der Vorrats-Sensoren 621 und 622 als Beispiel für den Aktuator 610 und den Sensor 620 (1). Der Aktuator 611 besteht aus einem stationären Teil 611b und einem Stabteil 611r. Der stationäre Teil 611b ist ein Teil, der den Stabteil 611r antreibt. Der Stabteil 611r ist ein Teil, der direkt auf das Werkstück wirkt.
Bei ausgefahrenem Stabteil 611r wird der Aktuator 611 durch den optischen Vorrats-Sensor 621 und bei eingefahrenem Stab durch den optischen Vorrats-Sensor 622 erkannt. In dieser Konfiguration entspricht die Größe des Aktuators 611 der Dicke (horizontale Abmessung im Diagramm) eines Teils des Stabteils 611r, der vom Vorrats-Sensor 621 oder 622 detektiert werden kann.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise des Werkstück-Simulationsteils 550 schematisch darstellt. Eine Methode zur Simulation der Position eines Werkstücks, die mit dem Werkstück-Simulationsteil 550 durchgeführt wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Zunächst wird im Schritt S101 festgelegt, ob die Simulationsverarbeitung als Initialverarbeitung (initial processing) aufgerufen wird. Wenn die Antwort „JA“ lautet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S102 fort. Im Schritt S102 wird für alle Aktuatoren 610 ein Zahlenwert der aktuellen Position des Aktuators 610 einer Variablen der vorherigen Position des Aktuators 610 zugewiesen. Außerdem wird für alle Werkstücke die Ausgangsposition des Werkstücks, die als Einstellinformation über Werkstücke eingegeben wird, einer Variablen der vorherigen Position des Werkstücks zugeordnet.
In 5 ist „V“ ein Symbol für „für alle“. „Axis_PrePos“, „Axis_CurPos“, „Work_PrePos“ und „Work_IniPos“ repräsentieren jeweils die vorherige Position des Aktuators 610, die aktuelle Position des Aktuators 610, die vorherige Position des Werkstücks und die Ausgangsposition des Werkstücks. Dann endet die Verarbeitung.
Danach wird die Simulationsverarbeitung erneut aufgerufen. In diesem Fall wird die Antwort im Schritt S101 als „NEIN“ festgelegt. Die Verarbeitung geht also zum Schritt S103 über. Im Schritt S103 wird für alle Aktuatoren 610 ein Wert, der sich aus der Subtraktion der vorherigen Position des Aktuators 610 von der aktuellen Position des Aktuators 610 ergibt, einer Variablen für die Höhe der Verschiebung des Aktuators 610 zugewiesen. In 5 stellt „Axis_DelPos“ die Verschiebung des Aktuators 610 dar. Danach wird im Schritt S104 einer Zählervariablen i ein Wert „1“ zugewiesen.
Im Schritt S105 wird die Position des Werkstücks mit der Nummer i wie folgt berechnet. Für jeden der Aktuatoren 610, von dem angenommen wird, dass er unter den Einschränkungsbedingungen durch das Werkstück mit der Nummer i eingeschränkt ist, wird der im Schritt S103 berechnete Verschiebungsbetrag mit der Bewegungsrichtung des Aktuators multipliziert. Dann wird ein Gesamtwert der berechneten Werte zur vorherigen Position des Werkstücks addiert.
In 5 stellen „Work_CurPos_i“ und „Work_PrePos_i“ jeweils die aktuelle Position und die vorherige Position des Werkstücks mit der Nummer i dar. Auch „Chain_Cond_i_j“ stellt die zwischen dem Werkstück Nummer i und dem Aktuator Nummer j angenommene Einschränkungsbedingung dar. „Dir_Axis_j“ steht für die Bewegungsrichtung des Aktuators 610 mit der Nummer j. „AXIS_NUM“ steht für die Gesamtanzahl der Aktuatoren 610.
Im Schritt S106 wird die Zählervariable i um 1 erhöht und festgelegt, ob die Zählervariable i größer als die Gesamtzahl der Werkstücke ist. Wenn die Antwort „NEIN“ lautet, kehrt die Verarbeitung zum Schritt S105 zurück. Im Diagramm steht „++i“ für die Addition von 1 zur Variable i. „WORK_NUM“ steht für die Gesamtzahl der Werkstücke.
Hat man Schritt S105 so oft wiederholt wie die Gesamtzahl der Werkstücke, so wird im Schritt S106 die Antwort als „NEIN“ ermittelt. In diesem Fall endet die Verarbeitung. Wenn die oben beschriebene Verarbeitung beendet ist, gibt das Werkstück-Simulationsteil 550 die berechnete Werkstück-Positionsinformation an das Externeingangs-Simulationsteil 560 aus.
6 zeigt ein Beispiel für die Einstellinformationen zu Sensoren 620, die im Sensor-Simulationsteil 561 des Externeingangs-Simulationsteils 560 gespeichert sind. „Nummer“ und „Name“ dienen zur Unterscheidung verschiedener Sensoren 620. „Normal Output“ repräsentiert einen Ausgangswert in einem Zustand, in dem „Detection Target“ bei „Detection Position“ nicht erkannt wird.
7 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise des Sensor-Simulationsteils 561 schematisch darstellt. Wie oben beschrieben, erhält das Sensor-Simulationsteil 561 die Eingabe der Einstellinformationen über Sensoren 620 vom Einstellungen-Eingangsteil 520 und die Eingabe der Positionsinformationen über Werkstücke vom Werkstück-Simulationsteil 550. Mit diesen Informationen simuliert das Sensor-Simulationsteil 561 den Zustand des Sensors 620. Diese Simulationsmethode wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Im Schritt S201 wird einer Zählervariablen i der Wert „1“ zugewiesen. Im Schritt S202 wird ermittelt, ob ein Erkennungsziel des Sensors 620 mit der Nummer i ein Werkstück ist. Wenn die Antwort „JA“ lautet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S203 fort.
Im Schritt S203 wird für alle X-, Y- und Z-Richtungen ermittelt, ob ein Werkstück vorliegt, das die folgenden Bedingungen erfüllt, nämlich dass ein Wert, der durch Addition eines halben Wertes der Größe des zu detektierenden Werkstücks zur Position des Werkstücks erhalten wird, größer ist als die Erfassungsposition des Sensors mit der Nummer i, und dass ein Wert, der durch Subtraktion des halben Wertes der Größe des zu detektierenden Werkstücks von der Position des Werkstücks erhalten wird, kleiner ist als die Erfassungsposition des Sensors mit der Nummer i.
Die Verwendung des halben Wertes der Größe des Werkstücks liegt daran, dass die Position des Werkstücks dem Mittelpunkt des Werkstücks entspricht. Im Diagramm ist „∃“ ein Symbol für „es existiert“, und " A “ steht für die Konjunktion der Bedingungen. “Sensor_ChkPos_i“ repräsentiert die Erkennungsposition des Sensors mit der Nummer i. „Work_CurPos“ bzw. „Work_Size“ repräsentiert die Position und Größe des Werkstücks.
Wenn im Schritt S203 die Antwort „JA“ lautet, geht die Verarbeitung zum Schritt S204 über. Im Schritt S204 wird als Sensor-Simulationsinformation das Ausgangssignal des Sensors mit der Nummer i als Umkehrung des normalen Ausgangs angenommen. Im Diagramm ist „¬“ ein Symbol für „logisches NICHT“. Außerdem stellen „sig_i“ und „sig_nor_i“ jeweils den Ausgang des Sensors mit der Nummer i als Simulationsinformation und den normalen Ausgang des Sensors mit der Nummer i dar. Wenn die Antwort im Schritt S203 als „NEIN“ bestimmt wird, geht die Verarbeitung zum Schritt S205 über. Im Schritt S205 wird als Sensor-Simulationsinformation das Ausgangssignal des Sensors mit der Nummer i als normaler Ausgang angenommen. In beiden Fällen fährt die Verarbeitung anschließend mit Schritt S210 fort.
Wird dagegen im Schritt S202 die Antwort „NEIN“ ermittelt, geht die Verarbeitung zum Schritt S206 über. Im Schritt S206 wird ermittelt, ob das Erkennungsziel des Sensors mit der Nummer i ein Aktuator 610 ist.
Wenn im Schritt S206 die Antwort „JA“ lautet, geht die Verarbeitung zum Schritt S207 über. Im Schritt S207 wird ermittelt, ob der Aktuator die folgenden Bedingungen erfüllt, nämlich dass ein Wert, der durch Addition eines halben Wertes der Größe des Aktuators zu der Position des zu detektierenden Aktuators mit der Nummer j erhalten wird, größer ist als die Erfassungsposition des Sensors 620, und dass ein Wert, der durch Subtraktion des halben Wertes der Größe des Aktuators von der Position des zu detektierenden Aktuators mit der Nummer j erhalten wird, kleiner ist als die Erfassungsposition des Sensors 620 mit der Nummer i. Im Diagramm stellen „Axis_CurPos_j“ und „Axis_Size_j“ jeweils die Position und Größe des Aktuators dar, der erkannt und nummeriert werden soll j.
Wenn im Schritt S207 die Antwort „JA“ lautet, geht die Verarbeitung zum Schritt S208 über. Im Schritt S208 wird als Sensor-Simulationsinformation das Ausgangssignal des Sensors mit der Nummer i als Invertierung des normalen Ausgangs angenommen. Wenn im Schritt S207 die Antwort „NEIN“ lautet, geht die Verarbeitung zum Schritt S209 über. Im Schritt S209 wird als Sensor-Simulationsinformation das Ausgangssignal des Sensors mit der Nummer i als normaler Ausgang angenommen. In beiden Fällen fährt die Verarbeitung anschließend mit Schritt S210 fort. Wird dagegen im Schritt S206 die Antwort „NEIN“ ermittelt, geht die Verarbeitung zum Schritt S210 über.
Im Schritt S210 wird die Zählervariable i um 1 erhöht und ermittelt, ob der Zählerwert i größer als die Gesamtzahl der Sensoren 620 ist. In 6 stellt “ Sensor_NUM“ die Gesamtzahl der Sensoren 620 dar. Wenn die Antwort „NEIN“ lautet, kehrt die Verarbeitung zum Schritt S202 zurück.
Wenn die Verarbeitung aus Schritt S202 so oft wie die Gesamtzahl der Sensoren wiederholt worden ist, wird die Antwort im Schritt S210 als „JA“ bestimmt. In diesem Fall endet die Verarbeitung. Wenn die oben beschriebene Verarbeitung beendet ist, gibt das Sensor-Simulationsteil 561 Informationen aus, die durch die oben beschriebene Verarbeitung berechnet werden und das Ausgangssignal des Sensors, d.h. die Sensor-Simulationsinformation, die die Sensorinformation simuliert, an den Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 aus.
Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 sendet und empfängt Informationssignale entsprechend der Betriebsart entsprechend der vom Einstellungen-Eingangsteil 520 eingegebenen externen Eingangssignal-Schaltinformation. Wenn die Betriebsart Simulationsmodus ist, ersetzt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 die oben genannte Sensorsimulationsinformation durch die Sensorinformation, die vom Sensor-Eingangsteil 512 der externen Schnittstelle 510 eingegeben wird, und gibt die Sensorsimulationsinformation an das Steuerungsprogrammausführungsteil 530 aus. Ist die Betriebsart Sensor-Betriebsart, gibt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 die Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 aus, ohne die oben genannte Ersetzung vorzunehmen.
Es ist zu beachten, dass die Schaltinformation des externen Eingangssignals eine Information sein kann, die zusammen für alle Sensoren 620 angibt, ob die Betriebsart der Simulationsmodus oder die Betriebsart Sensor ist. Alternativ können die Schaltinformationen des externen Eingangssignals Informationen sein, die für jeden Sensor 620 individuell festlegen, ob die Betriebsart der Simulationsmodus oder die Betriebsart Sensor ist. Die individuelle Spezifikation kann z.B. durch Eingabe einer Auflistung von Informationen in das Einstellungen-Eingangsteil 520 erfolgen.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Sensor-Simulationsinformation, die die Sensorinformation simuliert, aus der Information über die geschätzte aktuelle Position des Werkstücks generiert. Die aktuelle Position des Werkstücks wird geschätzt, indem der geschätzte Bewegungsumfang des Werkstücks zur vorherigen Position des Werkstücks addiert wird. Der Bewegungsumfang des Werkstücks wird aus den Antriebsinformationen geschätzt, die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugt werden und für mindestens einen Aktuator 610, der unter den Einschränkungsbedingungen vom Werkstück als eingeschränkt angenommen wird.
Die Einschränkungsbedingungen werden auf der Grundlage der Einschränkungsbedingungs-Einstellungsinformationen verwaltet. Die Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen können einfach durch einen Benutzer erstellt werden, der auf das Steuerungsprogramm des Fördersystems verweist, ohne stark vom Typ des Fördersystems abhängig zu sein. So kann eine Simulation der Sensorinformationen einfach durchgeführt werden, ohne stark vom Typ des Fördersystems abhängig zu sein.
Die gewonnenen Sensor-Simulationsinformationen können als Ersatzinformationen verwendet werden, wenn das Fördersystem in Abwesenheit der Sensorinformationen getestet wird, oder als Referenzinformationen unter tatsächlichen Betriebsbedingungen des Fördersystems.
Der geschätzte Bewegungsumfang des Werkstücks kann leicht aus den Antriebsinformationen ermittelt werden, die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugt werden und für mindestens einen Aktuator 610, der unter den vom Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 verwalteten Einschränkungsbedingungen als vom Werkstück eingeschränkt angenommen wird. Dieser geschätzte Bewegungsumfang wird zur vorherigen Position des Werkstücks addiert, um die aktuelle Position des Werkstücks abzuschätzen.
Wie oben beschrieben, kann der geschätzte Bewegungsumfang des Werkstücks leicht aus den Antriebsinformationen ermittelt werden, und die aktuelle Position des Werkstücks kann durch einfache Berechnung mit dem geschätzten Bewegungsumfang leicht abgeschätzt werden. So kann die aktuelle Position des Werkstücks mit weniger Aufwand abgeschätzt werden. So kann auch die Steuerung 500A des Fördersystems, die in der Regel über weniger Rechenressourcen verfügt als ein für Simulationsanwendungen geeigneter Rechner, eine Echtzeitsimulation durchführen.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Simulation der Sensorinformationen einfach und mit Hilfe der Steuerung 500A des Fördersystems 700A durchgeführt werden, ohne stark vom Typ des Fördersystems 700A abhängig zu sein.
Konkret wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Simulation ermöglicht, indem neben den üblichen Informationen für den Betrieb der Steuerung einfach die folgenden beiden Informationen hinzugefügt werden. Als erste Information werden Informationen, wie etwa die Größe des Werkstücks und des Aktuators 610 und die Lagebeziehung dazwischen hinzugefügt. Diese Informationen sind aus der Gerätekonfiguration des Fördersystems 700A ersichtlich und können vom Anwender leicht ergänzt werden.
Als zweite Information werden die Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen hinzugefügt. Die Informationen zur Einstellung der Einschränkungsbedingungen sind Befehlsinformationen, die mit dem normalen Steuerungsprogramm verknüpft sind. Diese Anleitung enthält spezielle Instruktionen zur Änderung der zwischen dem Werkstück und dem Aktuator 610 angenommenen Einschränkungsbedingungen.
Die Stellen, an denen die Sonderinstruktionen angebracht werden sollen, liegen vor und nach den für den Betrieb des Aktuators 610 relevanten Stellen, die auf das Werkstück einwirken, so dass es für den Anwender einfach ist, diese Stellen zu unterscheiden. Daher kann der Anwender gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Simulationsmethode mit einer universellen Technik gemäß einem festen Verfahren einstellen, während der Anwender bisher üblicherweise eine solche Simulationsmethode entsprechend der Konfiguration des Fördersystems nach Versuch und Irrtum ausprobieren musste.
Die oben beschriebene Simulation kann mit geringeren Rechenlasten durchgeführt werden, im Gegensatz zur Methode mit Interferenz im dreidimensionalen Raum, da die Bewegung des Werkstücks auf der Basis der Einschränkungsbedingungen berechnet wird. Konkret wird der Bewegungsumfang des Werkstücks berechnet, indem einfach der Verschiebungsbetrag des Aktuators 610 unter den Einschränkungsbedingungen addiert wird. Eine solche einfache Berechnung kann mit viel geringeren Rechenlasten durchgeführt werden als bei anderen Steuerungen innerhalb der Steuerung 500A.
Darüber hinaus überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 generierten Antriebsinformationen an das Aktuator-Ausgangsteil 511. Damit kann die Steuerung eine Operation durchführen, bei der ein Antriebssignal im Aktuator-Ausgangsteil 511 erzeugt wird, während die Sensorinformation simuliert wird. So ist es insbesondere auch dann möglich, wenn aufgrund fehlender Werkstücke keine Sensorinformationen gewonnen werden können, ein Antriebssignal zu erzeugen, das an den Aktuator 610 übertragen wird. Dementsprechend kann die Erzeugung eines Antriebssignals, das an den Aktuator 610 übertragen wird, ohne Werkstücke zu fördern, getestet werden.
In der Sensor-Betriebsart überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die vom Sensor-Eingangsteil 512 erzeugten Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530. Damit kann die Steuerung 500A unter realen Betriebsbedingungen mit dem Sensorsignal des aktuellen Sensors 620 betrieben werden.
Die oben ausführlich beschriebenen Konfigurationen von Sensoren und Aktuatoren sind nur Beispiele, und andere Konfigurationen sind auch denkbar.
Erste Variation
Oben ist eine detaillierte Beschreibung des Aktuators 611 mit einer direkt wirkenden Achse, die von einem Servomotor angetrieben wird, als Beispiel für den Aktuator 610 angegeben. Die Konfiguration der Aktuatoren 610 ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Aktuatoren 610 können z.B. einen Förderer und einen Anschlag enthalten. Der hier verwendete Anschlag bezieht sich auf eine Vorrichtung, die die Bewegung eines auf dem Förderer laufenden Werkstücks einschränkt. So sind z.B. ein fester Anschlag, der am Ende des Förderers installiert ist, und ein verschiebbarer Anschlag, der durch ein I/O-Gerät geöffnet und geschlossen wird, bekannt.
8 zeigt ein Beispiel für die Einstellung von Informationen über Förderer, die als Aktuatoren dienen. „Geschwindigkeit“ steht für die Geschwindigkeit des Förderers. Zu den Einstellinformationen gehören auch die Inhalte, die denen der vorgenannten Einstellinformationen ähnlich sind (3). Werden Einschränkungsbedingungen zwischen einem Werkstück und einem Förderer eingestellt, kann die Bewegung des Werkstücks simuliert werden, indem der Verschiebungsbetrag des Förderers zur Position des Werkstücks addiert wird.
Wenn der Förderer angetrieben wird, so wird der Verschiebungsbetrag des Förderers als ein Wert berechnet, der durch Multiplikation der Bewegungsrichtung in der Einstellinformation mit der Geschwindigkeit erhalten wird, und wenn der Förderer in Ruhe ist, wird der Verschiebungsbetrag des Förderers als Null berechnet. Wenn der Förderer in einer umgekehrten Richtung arbeiten kann, kann die obige Berechnung mit einer umgekehrten Bewegungsrichtung während des umgekehrten Betriebs des Förderers durchgeführt werden.
9 zeigt ein Beispiel für die Einstellung von Anschlägen, die als Aktuatoren dienen. Wenn Einschränkungsbedingungen zwischen einem Werkstück und einem Anschlag gesetzt werden, wird die Position des Werkstücks wie folgt berechnet. Zunächst wird die Bewegung des Werkstücks durch die Verschiebung des Förderers berechnet. Ist die Position des Werkstücks größer als die „Stop-Position“ des Anschlags in Richtung „Stop-Richtung“ des Anschlags, die auf den Wert „1“ eingestellt ist, wird die Position des Werkstücks in dieser Richtung durch die „Stop-Position“ des Anschlags definiert.
Ist die Position des Werkstücks kleiner als die „Stop-Position“ des Anschlags in Richtung „Stop-Richtung“ des Anschlags, die auf einen Wert von „-1“ eingestellt ist, wird die Position des Werkstücks in dieser Richtung durch die „Stop-Position“ des Anschlags definiert. Auf diese Weise entspricht das Vorzeichen „Stopprichtung“ des Anschlags Einstellungen, wie z.B. in welche Richtung, ob positiv oder negativ, die Bewegung des Werkstücks eingeschränkt ist.
Als weiteres Beispiel für die Aktuatoren 610 kann ein Gerät, wie etwa ein Roboter verwendet werden. Bei einer Maschine, wie z.B. einem Roboter, der über mehrere miteinander verbundene Antriebsteile gesteuerte Spitzenteile, wie etwa die Finger verfügt, vollbringt die Steuerung 500A eine Bewegungsabfolge, in der die Positionen der Spitzenteile aus Positionsinformationen über jedes Antriebsteil berechnet werden. In diesem Fall erhält das Werkstück-Simulationsteil 550 die Eingabe der durch die Bewegungsabfolge aus dem Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 gewonnenen Endlageninformationen.
Das Werkstück-Simulationsteil 550 berechnet den Bewegungsumfang des Werkstücks auf der Basis der aus den Endlageninformationen gewonnenen Verschiebungen der Endlagen. Für den Fall, dass die Bewegungsabfolge innerhalb der Steuerung 500A vollbracht wird, kann eine Vielzahl von komplizierten Korrekturen, wie z.B. der Totgewichtsausgleich, durchgeführt werden. Das Werkstück-Simulationsteil 550 muss nicht so komplizierte Korrekturberechnungen durchführen, da die Endlageninformation wie oben beschrieben in das Werkstück-Simulationsteil 550 eingegeben wird.
Zweite Variation
Das Werkstück-Simulationsteil 550 kann nicht nur eine Positionsänderung des Werkstücks, sondern auch eine Stellungsänderung des Werkstücks bewältigen. Bei der Handhabung einer Stellungsänderung eines Artikels in einem dreidimensionalen Raum stellt sich das Problem, wie der Drehpunkt des Artikels zu definieren ist. Um die Berechnungslasten auf das Werkstück-Simulationsteil 550 zu reduzieren und die Menge der Einstellinformationen zu reduzieren, ist es wünschenswert, dass der Drehpunkt der Mittelpunkt des Werkstücks ist. In diesem Fall bleibt die Positionsinformation über das Werkstück unverändert, auch wenn sich die Stellung des Werkstücks geändert hat.
Wie in 10 dargestellt, kann das Werkstück-Simulationsteil 550 die Form eines Werkstücks 100 als rechteckigen Quader mit Seiten, die jeweils parallel zu den Koordinatenachsen X, Y und Z sind, handhaben. Mit anderen Worten, die Form des Werkstücks wird durch einen minimalen rechteckigen Quader 100A simuliert, der das Werkstück enthält. In diesem Fall ändert sich die Größe des Werkstücks in Abhängigkeit von der Stellung des Werkstücks. 10 zeigt, dass die Stellung in einer XY-Ebene um einen Winkel α (α ist größer oder gleich 0° und kleiner oder gleich 90°) verändert wird.
Das Quadrat in durchgezogenen Linien stellt die Stellung des Werkstücks dar, und das Quadrat in gestrichelten Linien das minimale rechteckige Parallelepiped, das das Werkstück enthält. Wenn die Größe des Werkstücks in der XY-Ebene als (2x, 2y) ausgedrückt wird, wird die Größe des minimalen rechteckigen Quaders, der das Werkstück in der XY-Ebene enthält, wie folgt berechnet: $(2 (x - cos α+ y - sin α),2 (x - sin α + y - cos α))$
Auf diese Weise kann eine Änderung in der Stellung des Werkstücks als eine Änderung in der Größe des minimalen rechteckigen Quaders, der das Werkstück enthält, behandelt werden. Es ist zu beachten, dass diese Methode nur ein Beispiel ist und eine Veränderung der Stellung des Werkstücks auch durch andere Methoden behandelt werden kann.
Ausführungsform 2
Die oben beschriebene Ausführungsform 1 geht davon aus, dass die Position des auf das Werkstück wirkenden Teils (Aktionsteil) des Aktuators 610 durch relativ einfache Verwendung der vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugten Antriebsinformationen genau oder annähernd detektiert werden kann. Es gibt aber auch Aktuatoren, die kompliziertere Beziehungen zwischen den Antriebsinformationen und den Positionen ihrer Aktionsteile haben.
In diesem Fall kann das Werkstück-Simulationsteil zur Berechnung der Position des Aktionsteils verwendet werden. Mit anderen Worten, das Werkstück-Simulationsteil kann zur Lösung der Kinematik des Aktuators eine arithmetische Verarbeitung durchführen. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt einen Fall der Verwendung eines solchen Werkstück-Simulationsteils.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines Aktuators 612 zur Verwendung bei der vorliegenden Ausführungsform. Der Aktuator 612 hat einen Greifer 612h (Aktionsteil) und einen Antrieb 612d. Der Greifer 612h ist ein Anschlussteil des Aktuators 612 und hält direkt ein Werkstück. Damit ist der Greifer 612h ein Teil des Aktuators 612, der direkt auf das Werkstück wirkt. Der Antrieb 612d ist ein Teil des Aktuators 612, der den Greifer 612h antreibt. Konkret wird der Mitnehmer 612d rotierend angetrieben, wobei er sich selbst als axiales Zentrum verwendet. Der Greifer 612h ist von der axialen Mitte beabstandet und am Antrieb 612d befestigt.
So wird der Greifer 612h entlang einer Bahn auf dem Umfang eines Kreises verschoben, zusammen mit der Drehbewegung des Antriebs 612d. Die Antriebsinformation, die dem Aktuator 612 gegeben wird, ist hier die Information über einen Winkelbetrag der Drehbewegung des Antriebs 612d. Um die Position des Greifer 612h innerhalb dieses Winkelbetrags zu detektieren, ist es notwendig, Informationen über das Verhältnis zwischen dem Winkelbetrag und der Position zu verwenden, um den letzteren aus dem ersteren zu berechnen.
12 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Fördersystems 700B gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Das Fördersystem 700B besitzt eine Steuerung 500B. Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält mindestens ein Aktuator 610 den Aktuator 612 (11). Die Steuerung 500B besitzt ein Werkstück-Simulationsteil 550B. Das Werkstück-Simulationsteil 550B enthält einen Aktuatorbahn-Generator 551.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erhält das Einstellungen-Eingangsteil 520 Benutzereingaben von Maschinenkonfigurationsinformationen über den im Aktuator 610 enthaltenen Aktuator 612. Die Maschinenkonfigurationsinformationen sind Informationen, die in Kombination mit den vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugten Antriebsinformationen verwendet werden, um die Position des Greifer 612h des Aktuators 612 zu berechnen.
Mit anderen Worten, die Maschinenkonfigurationsinformationen sind Informationen, die in Kombination mit den Antriebsinformationen verwendet werden, um einen Betriebsweg des Greifers 612h zu berechnen. Die Maschinenkonfigurationsinformationen über den Aktuator 612 können Informationen sein, die den Abstand von der axialen Mitte des Antriebs 612d zum Greifer 612h und die Richtung vom Antrieb 612d zum Greifer 612h für den Fall darstellen, dass der Winkelbetrag Null ist. Die Informationen zur Maschinenkonfiguration werden an den Aktuatorbahn-Generator 551 übertragen.
Der Aktuatorbahn-Generator 551 enthält einen Maschinenkonfigurations-Informationsspeicher (nicht abgebildet), der die Maschinenkonfigurationsdaten über den Aktuator 612 speichert. Der Aktuatorbahn-Generator 551 berechnet den Weg, auf dem der Greifer 612h des Aktuators 610 arbeitet, aus den oben beschriebenen Maschinenkonfigurationsinformationen und den vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 generierten Antriebsinformationen.
Die übrige Konfiguration entspricht in etwa der oben bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Konfiguration. So erhalten die Bestandteile, die identisch sind oder den oben beschriebenen entsprechen, die gleichen Bezugszeichen, deren Beschreibung weggelassen ist.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet der Aktuatorbahn-Generator 551 den Weg, auf dem der Greifer 612h des Aktuators 612 arbeitet. Selbst wenn also der Winkelbetrag, der als Antriebsinformation vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugt wird, nicht ausreicht, um die Position des Greifers 612h (Aktionsteil) des Aktuators 612 zu berechnen, kann die Position des Greifers 612h durch die oben genannte Bahnberechnung berechnet werden. Generell kann die Wirkung des Aktuators 610 auf das Werkstück auch dann bestimmt werden, wenn die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugten Antriebsinformationen nicht ausreichen, um die Wirkung des Aktuators 610 auf das Werkstück zu bestimmen. Dementsprechend können auch in diesem Fall ähnliche Effekte wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden.
Variation
Der Aktuator, für den der Aktuatorbahn-Generator 551 die Position des Aktionsteils berechnet, ist nicht auf einen drehbaren Aktuator, wie etwa den Aktuator 612 beschränkt. Beispielsweise dürfen Antriebsinformationen zur Steuerung eines Druckluftzylinders nur EIN/AUS-Informationen sein, die den Betrieb eines elektromagnetischen Ventils eines Druckluftzylinders anzeigen. In diesem Fall können Informationen, wie etwa Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit und Hub des Luftzylinders als Maschinenkonfigurationsinformationen über den Aktuator dienen. Der Aktuatorbahn-Generator 551 kann diese Maschinenkonfigurationsinformationen zusätzlich zu den ON/OFF-Informationen verwenden, um die Position des Klemmenendes (Aktionsteil) des Druckluftzylinders zu berechnen.
Ausführungsform 3
Die oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 gehen davon aus, dass die gesamte oder fast vollständige Verschiebung des Aktuators (in Ausführungsform 2 die Verschiebung des Aktionsteils des Aktuators), die vom Werkstück unter den Einschränkungsbedingungen als eingeschränkt angenommen wird, sich auf den Bewegungsumfang des Werkstücks auswirkt. Es kann aber auch vorkommen, dass sich je nach Konfiguration des Fördersystems ein Teil der Verschiebung des Aktuators nicht auf den Bewegungsumfang des Werkstücks auswirkt.
Wenn die Verschiebung ohne Auswirkung zu groß ist, um sie zu ignorieren, kann sich die Genauigkeit der Simulation verschlechtern. Die vorliegende Ausführungsform soll die Genauigkeit der Simulation auch in einem solchen Fall sicherstellen.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für die Anordnung eines Aktuators 611 (das gleiche wie in 4) im Fördersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform und einem Werkstück 100 zeigt, auf das der Aktuator 611 wirkt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht zwischen dem Stabteil 611r und dem Werkstück 100 beim Anfahren des Stabteils 611r ein Freiraum RI. Aus der Gesamtverschiebung des Stabteils 611r ergibt sich also eine unwirksame Verschiebung, die sich nicht direkt auf die Bewegungsumfang des Werkstücks auswirkt.
Hier ist die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 für den Aktuator 611 erzeugte Antriebsinformation eine EIN/AUS-Information. Es wird also davon ausgegangen, dass die dem Steuerungsprogramm zugeordneten Befehlsinformationen zum Ändern der Einschränkungsbedingungen zwischen Werkstück und Aktuator 611 vor und nach dem Ein- und Ausschalten des Aktuators 611 in einer Programmliste beschrieben werden. Auch wenn der Aktuator 611 eine oben beschriebene unwirksame Bewegung ausführt, zeigen die Einschränkungsbedingungen zwischen dem Aktuator 611 und dem Werkstück 100 an, dass der Aktuator 611 und das Werkstück 100 einander einschränkend sind.
Dementsprechend ist die Verschiebung des Aktuators 611 beim Durchgang durch das Spiel RI eine Verschiebung, die nicht direkt zur Bewegung des Werkstück 100 beiträgt, obwohl angenommen wird, dass der Aktuator 611 während dieser Verschiebung durch das Werkstück 100 eingeschränkt wird.
Mit anderen Worten, im Verschiebungsintervall des Aktuators 611 bewirkt das Spiel RI einen unwirksamen Teil, der nicht zum Bewegungsumfang des Werkstücks beiträgt, d.h. ein unwirksames Aktionsintervall. Es ist also notwendig, einen solchen unwirksamen Teil aus dem Verschiebungsbetrag des Aktuators 611 zu detektieren, um den Bewegungsumfang des Werkstück 100 genauer zu detektieren.
14 ist ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Fördersystems 700C gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt mindestens ein Aktuator 610 einen Aktuator 611 (13) mit dem unwirksamen Aktionsintervall. Das Fördersystem 700C besitzt eine Steuerung 500C. Die Steuerung 500C besitzt ein Werkstück-Simulationsteil 550C. Das Werkstück-Simulationsteil 550C enthält ein Ineffektiv-Aktions-Intervall-Bestimmungsteil 552. Das Ineffektiv-Aktions-Intervall-Bestimmungsteil 552 setzt einen unwirksamen Teil (unwirksames Aktionsintervall) fest, der nicht zum Bewegungsumfang des Werkstücks beiträgt, aus dem Betrag der Verschiebung des Aktuators 611, der durch die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 erzeugten Antriebsinformationen angezeigt wird.
Das unwirksame Aktionsintervall für jeden Aktuator 610 wird aus dem Einstellungen-Eingangsteil 520 in den Werkstück-Simulationsteil 550C als Einstellinformation für Aktuatoren 610 eingegeben. Das unwirksame Aktionsintervall kann im Bereich der Verschiebung von Aktuatoren 610 eingestellt werden, z.B. „von 0 bis 100“. Das Ineffektiv-Aktions-Intervall-Bestimmungsteil 552 bestimmt bei der Berechnung des Bewegungsumfangs des Werkstücks, ob der Betrieb des Aktuators 610 eine Verschiebung innerhalb des unwirksamen Aktionsintervalls ist, und gibt dann nicht den Betrag dieser Verschiebung auf den Bewegungsumfang des Werkstücks wieder. Genauer gesagt, der Betrag dieser Verschiebung wird nicht zur Position des Werkstücks addiert.
Die oben beschriebene Konfiguration entspricht im Übrigen in etwa der in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen Konfiguration. So erhalten die Bestandteile, die identisch sind oder den oben beschriebenen entsprechen, die gleichen Bezugszeichen, deren Beschreibung weggelassen ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform setzt der Ineffektiv-Aktions-Intervall-Bestimmungsteil 552 einen unwirksamen Teil aus dem Bewegungsumfang fest. Selbst wenn der Aktuator 611 auf das Werkstück wirkt, wenn der Abstand RI zwischen Werkstück und Aktuator 611 vorhanden ist, kann so die aktuelle Position des Werkstücks mit hoher Genauigkeit und geringer Rechenlast abgeschätzt werden. Allgemeiner ausgedrückt, es kann die aktuelle Position des Werkstücks auch dann mit hoher Genauigkeit und geringen Rechenlasten abgeschätzt werden, wenn der Aktuator inmitten einer Betriebsinstruktion aufgrund eines Spiels oder anderer Faktoren auf das Werkstück einwirkt.
Ausführungsform 4
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 3 wird eine Simulation der Eingangssignalinformation vom Sensor 620, einem Vorrats-Sensor, der die Position des Werkstücks oder des Aktuators 610 detektiert, als Simulation der Eingangssignalinformation durchgeführt, die vom externen Gerät 600 in die Steuerung eingegeben wird. Andererseits ist ein Gerät zur Erzeugung eines Eingangssignals, das an die Steuerung übertragen wird, nicht auf einen Vorrats-Sensor beschränkt.
Eingangssignale, die an die Steuerung übertragen werden, können auch von anderen Geräten wie z.B. anderen Sensoren als Vorrats- Sensoren, anderen Steuerungen, die mit der obigen Steuerung kommunizieren, Verwaltungsrechnern, Servern und Benutzeroberflächen erzeugt werden. Vor diesem Hintergrund beschreibt die vorliegende Ausführungsform einen Fall, in dem eine Simulation von Eingangssignalinformationen nicht nur für den als Vorrats-Sensor dienenden Sensor 620, sondern auch für mindestens ein anderes Equipment 630 wie das oben beschriebene durchgeführt wird.
Eingangssignale, die vom anderen Equipment 630 in die Steuerung eingespeist werden, können sofort nach Erhalt einer Art von Triggersignal oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach Erhalt eines Triggersignals erzeugt werden. Beispiele für das Triggersignal beinhalten Ausgangssignale, die von der externen Schnittstelle der Steuerung empfangen werden, und Zeitinformationssignale. Ein Start der Steuerung kann auch als eine Art Triggersignal wirken.
15 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung der Konfiguration eines Fördersystems 700D gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Fördersystem 700D besitzt eine Steuerung 500D. Die Steuerung 500D besitzt ein Externeingangs-Simulationsteil 560D. Das Externeingangs-Simulationsteil 560D besitzt ein Anderes-Equipment-Simulationsteil 562. Das Anderes-Equipment-Simulationsteil 562 ist so konfiguriert, dass es eine Simulation von mindestens einem der Gegenstände des Anderes-Equipment 630 durchführt, das ein anderes externes Gerät ist als der Sensor 620, der als Vorrats-Sensor dient und auch nicht der Aktuator 610 ist. Das Anderes-Equipment-Simulationsteil 562 simuliert insbesondere Eingangssignalinformationen, die von mindestens einem Anderes-Equipment 630 empfangen werden.
Das Anderes-Equipment-Simulationsteil 562 erzeugt simulierte Signalinformationen, die die von den Anderes-Equipment 630 empfangenen Eingangssignalinformationen auf der Basis von Einstellinformationen über die Anderes-Equipment 630, die vom Einstellungen-Eingangsteil 520 und Ausgangssignalinformationen vom Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 empfangen werden, simulieren.
Die hier verwendete Ausgangssignalinformation entspricht der Signalinformation, die vom Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 an das Anderes-Equipment Ein-/Ausgangsteil 513 der externen Schnittstelle 510 im laufenden Betrieb des Fördersystems 700D übertragen wird. Die vom Anderes-Equipment-Simulationsteil 562 erzeugte simulierte Signalinformation wird als Ersatzinformation zumindest eines Teils der Eingangssignalinformation vom Anderes-Equipment 630 an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 übertragen.
16 zeigt ein Beispiel für die Einstellinformationen von anderes Equipment 630. „Nummer“ und „Name“ dienen zur Unterscheidung der simulierten Eingangssignalinformationen. „Trigger“ steht für den Namen der Signalinformation, die als Trigger der Eingangssignalinformation dient. „Time Lag“ bezeichnet die Zeitspanne von der Erzeugung der als Trigger dienenden Signalinformation bis zur Änderung der Ausgabe der simulierten Eingangssignalinformation. „Output“ stellt den Ausgangswert der simulierten Eingangssignalinformation dar. Das vorliegende Beispiel zeigt eine Simulation, bei der ein Eingangssignal entsprechend „signal_1“ 500 Millisekunden nach dem Einschalten eines Ausgangssignals entsprechend „trigger_1“ eingeschaltet wird.
Das Eingangssignal ist jedoch nicht auf ein solches EIN/AUS-Digitalsignal beschränkt. Das Diagramm zeigt zum Beispiel auch eine Simulation, bei der ein Eingangssignal entsprechend „signal_2“ drei Sekunden nach dem Einschalten eines Ausgangssignals entsprechend „trigger_2“ einen Ausgangswert von „100“ annimmt. Auf diese Weise kann das Eingangssignal Daten in beliebiger Form darstellen, wie z.B. einen Zahlenwert, eine Zeichenkette oder eine Datei.
Die oben beschriebene Konfiguration entspricht im Übrigen in etwa der in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschriebenen Konfiguration, so dass identische oder korrespondierende Bestandteile die gleichen Bezugszeichen erhalten und deren Beschreibung weggelassen ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt das Anderes-Equipment-Simulationsteil 562 eine Simulation des Anderes-Equipment 630 durch. Dies ermöglicht eine Simulation des Verhaltens verschiedener externer Geräte, die an die Steuerung 500D angeschlossen sind.
Ausführungsform 5
Je nach Einsatzzweck der Steuerung kann es gewünscht sein, ein Ausgangssignal, das von der externen Schnittstelle 510 der Steuerung an mindestens einen der Aktuatoren 610 ausgegeben wird, unwirksam zu machen. Beispielsweise gibt es Fälle, in denen einige oder alle Aktuatoren 610 noch nicht vorbereitet sind, oder in denen das Steuerungsprogramm der Steuerung überprüft werden soll, ohne einige oder alle Aktuatoren 610 zu bedienen. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt ein Fördersystem, das mit diesen Fällen umgehen kann.
17 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Fördersystems 700E gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt. Das Fördersystem 700E besitzt eine Steuerung 500E. Die Steuerung 500E besitzt ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570E. Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570E enthält ein Ausgangs-Unterdrückungsteil 571. Das Ausgangs-Unterdrückungsteil 571 ist so konfiguriert, dass es die Ausgabe der Antriebsinformationen an das Aktuator-Ausgangsteil 511 vorübergehend unwirksam machen kann. Obwohl die Ausgabe an den Aktuator-Ausgangsteil 511 unwirksam ist, kann die Ausgabe an mindestens eines der Werkstück-Simulationsteile 550 und Externeingangs-Simulationsteile 560 bei Bedarf beibehalten werden.
Die oben beschriebene Konfiguration entspricht im Übrigen etwa der bei den Ausführungsformen 1 bis 4 beschriebenen Konfiguration, so dass identische oder mit den oben beschriebenen übereinstimmende Bestandteile die gleichen Bezugszeichen erhalten und deren erneute Beschreibung weggelassen ist.
Das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570E enthält gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Ausgangs-Unterdrückungsteil 571, das in der Lage ist, die Ausgabe der Antriebsinformationen an das Aktuator-Ausgangsteil 511 vorübergehend unwirksam zu machen. Dementsprechend kann die Steuerung 500E getestet werden, ohne die Aktuatoren 610 vorzubereiten oder die Aktuatoren 610 in Betrieb zu nehmen.
Während die vorliegende Ausführungsform einen Fall beschreibt, in dem die Ausgabe der Antriebsinformationen an die Aktuatoren 610 unwirksam wird, kann die Ausgabe an anderes Equipment 630 als Variante unwirksam werden.
Ausführungsform 6
18 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Fördersystems 700F gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Fördersystem 700F besitzt eine Steuerung 500F. Die Steuerung 500F besitzt einen Externes-Szenario-Ausführungsteil 580. Das Externes-Szenario-Ausführungsteil 580 ist mit verschiedenen Funktionsblöcken in der Steuerung 500F verbunden und gibt einen Befehl aus, um eine Vielzahl von Daten zu jedem Funktionsblock entsprechend dem in einem externen Szenario beschriebenen Inhalt zwangsweise zu ändern.
Im Einzelnen gibt das Externes-Szenario-Ausführungsteil 580 die Instruktion, interne Daten von mindestens einem der Steuerprogramm-Ausführungsteile 530, dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540, dem Werkstück-Simulationsteil 550, dem Sensor-Simulationsteil 561 und dem Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 zwangsweise zu ändern. Beispielsweise kann eine im Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 hinterlegte interne Variable geändert werden. Alternativ können die im Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil 540 hinterlegten Einschränkungsbedingungen geändert werden.
Alternativ kann ein Werkstück in der Simulation mit dem Werkstück-Simulationsteil 550 zwangsweise bewegt werden. Alternativ können Informationen, die vom Werkstück-Simulationsteil 550 in das Sensor-Simulationsteil 561 eingegeben werden, geändert werden. Alternativ kann das Ein-/Ausgangssignal im Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 zwangsweise verändert werden.
Das Format des vom Externes-Szenario-Ausführungsteil 580 verarbeiteten Szenarios muss nur von der Steuerung 500F interpretierbar sein. Dieses Szenario kann also in Form eines Befehlssatzes vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 oder eines konvertierten Befehlssatzes in der Zentraleinheit (CPU) vorliegen.
Die oben beschriebene Konfiguration entspricht im Übrigen in etwa der in den Ausführungsformen 1 bis 5 beschriebenen Konfiguration. So werden konsistente Elemente, die identisch sind oder den oben beschriebenen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt das Externes-Szenario-Ausführungsteil 580 ein externes Szenario bei der Simulation aus. Dadurch wird das Auftreten verschiedener Faktoren, die zu Fehlbedienungen führen, reproduziert. Insbesondere ist es möglich, das Auftreten schwer reproduzierbarer physikalischer Fehlbedienungen leicht nachzuvollziehen. Dies erhöht die Effizienz beim Debuggen des Steuerungsprogramms. Beispiele für die Faktoren, die zu Fehlbedienungen führen, sind das Verklemmen von Werkstücken in dem als Aktuator 610 dienenden Förderer, Schwankungen des Eingangssignals des Sensors 620 durch Rauschen oder Rauschen und Störungen auf Signalen, die von anderen Steuerungen als anderes Equipment 630 empfangen werden.
Ausführungsform 7
19 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Fördersystems 700G gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Fördersystem 700G besitzt eine Steuerung 500G. In der Steuerung 500G hat das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 einen kombinierten Modus als Betriebsart. Im kombinierten Modus überträgt das Ein-/Ausgangs-Schaltteil 570 die vom Sensor-Eingangsteil 512 erzeugten Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil 530 und einen Signal-Komparator 590 und überträgt die vom Sensor-Simulationsteil 561 erzeugten Sensor-Simulationsinformationen an den Signal-Komparator 590.
Die Steuerung 500G besitzt den oben genannten Signal-Komparator 590. Der Signal-Komparator 590 vergleicht die Sensorinformationen mit den Sensor-Simulationsinformationen. Vorzugsweise gibt der Signal-Komparator 590 ein Warnsignal aus, wenn ein erheblicher Unterschied zwischen der Sensorinformation und der Sensor-Simulationsinformation besteht.
Hier kann eine Bedingung für die Bestimmung, dass „es einen erheblichen Unterschied zwischen der Sensorinformation und der Sensor-Simulationsinformation gibt“, eine Bedingung sein, dass die Differenz zwischen den Werten der durch die beiden Informationen angezeigten Signale einen vorgegebenen Festwert überschreitet, oder eine Bedingung sein, dass die Diskrepanz zwischen den beiden Informationen für eine vorbestimmte Zeitspanne oder länger andauert, oder eine Art Bedingung sein, die aus Betriebssituationen gelernt wird.
Als weitere Alternative kann jede beliebige Bedingung für die Bestimmung verwendet werden. Die Bedingung für die Bestimmung kann zuvor von dem Einstellungen-Eingangsteil 520 zum Signal-Komparator 590 gegeben werden. In diesem Fall enthält der Signal-Komparator 590 einen Bestimmungsbedingungsspeicher (nicht abgebildet), der eine Bedingung zur Bestimmung speichert.
Die oben beschriebene Konfiguration entspricht im Übrigen in etwa der in den Ausführungsformen 1 bis 6 beschriebenen Konfiguration. So erhalten die Bestandteile, die identisch sind oder den oben beschriebenen entsprechen, die gleichen Bezugszeichen, deren Beschreibung weggelassen ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform vergleicht der Signal-Komparator 590 die Sensorinformationen und die Sensorsimulationsinformationen. So kann das Fördersystem 700G in Aktion bei der Simulation überwacht werden. Konkret können die tatsächlichen Betriebszustände im laufenden Betrieb, d.h. im Betrieb mit einem Strom von Werkstücken, überwacht werden, indem die Sensor-Simulationsinformation, die ein Simulationsergebnis ist, wenn das Werkstück eine ideale Bewegung ausgeführt hat, und die Sensorinformation, die entsprechend der tatsächlichen Bewegung des Werkstücks ausgegeben wird, verglichen werden.
Beispielhafte Hardware-Konfiguration der Steuerung
20 ist ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung einer Hardwarekonfiguration einer Steuerung 800, die als eine der oben beschriebenen Steuerungen 500A bis 500G verwendet werden kann. Die Steuerung 800 weist Folgendes auf: einen Prozessor (Verarbeitungskreis) 801, einen Speicher 802, einen Speicher 803, ein Ein-/Ausgabegerät 804, ein tragbares Speichermedium-Treibergerät 805, eine Kommunikationsschnittstelle 806 und einen internen Bus 807. Zur Beschreibung der Korrespondenz mit z.B. der Steuerung 500A (1) kann die externe Schnittstelle 510 der Kommunikationsschnittstelle 806 entsprechen.
Das Einstellungen-Eingangsteil 520 kann dem Eingangsteil des Ein-/Ausgabegerätes 804, dem tragbaren Speichermedium-Treibergerät 805 oder der Kommunikationsschnittstelle 806 entsprechen. Die Funktionen des Steuerungsprogramm-Ausführungsteils 530, des Einschränkungsbedingungs-Änderungsteils 540, des Werkstück-Simulationsteils 550, des Externeingangs-Simulationsteils 560 und des Ein-/Ausgangs-Schaltteils 570 können vom Prozessor 801 ausgelesen und ausgeführt werden. Gleiches gilt für die Steuerungen 500B bis 500G mit Ausnahme der Steuerung 500A.
Der Prozessor 801 führt arithmetische und logische Berechnungen gemäß den Instruktionen in Programmen durch. Der Prozessor 801 kann so konfiguriert werden, dass er mehrere CPU-Kerne enthält. Der Speicher 802 kann ein Hauptspeicher sein, der z.B. durch einen Arbeitsspeicher (RAM) konfiguriert wird. Der Hauptspeicher speichert geladene Programme, die vom Prozessor 801 ausgeführt werden sollen, sowie Daten für die Verarbeitung des Prozessors 801.
Der Speicher 803 ist ein Speichergerät wie eine Festplatte (HDD) oder ein Flash-Speicher und speichert Programme und eine Vielzahl von Daten. Das tragbare Speichermedium-Treibergerät 805 ist ein Gerät, das auf einem tragbaren Speichermedium 900 gespeicherte Programme oder Daten ausliest. Das tragbare Speichermedium 900 kann beispielsweise eine Magnetplatte, eine optische Platte, eine magnetooptische Platte oder ein Flash-Speicher sein.
Der Prozessor 801 führt Programme aus, die im Speicher 803 oder dem tragbaren Speichermedium 900 gespeichert sind, während er mit dem Speicher 802 und dem Speicher 803 zusammenarbeitet. Das Ein-/Ausgabegerät 804 kann z.B. eine Tastatur, ein Touchpanel oder ein Display sein. Das Ein-/Ausgabegerät 804 erhält einen Bedienbefehl, der durch eine Benutzerbedienung oder andere Mittel eingegeben wird, und gibt das Ergebnis der Verarbeitung durch die Steuerung 800 aus.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung durch freie Kombination von Ausführungsformen bzw. durch Änderung oder Fortlassen von Ausführungsformen umgesetzt werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Während die Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten lediglich illustrativ und nicht einschränkend. Es ist daher zu verstehen, dass zahlreiche Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

100: Werkstück
500A bis 500G und 800: Steuerung
510: Externe Schnittstelle
511: Aktuator-Ausgangsteil
512: Sensor-Eingangsteil
513: Anderes-Equipment Ein-/Ausgangsteil
520: Einstellungen-Eingangsteil
530: Steuerungsprogramm-Ausführungsteil
531: Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen
540: Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil
550, 550B, 550C: Werkstück-Simulationsteil
551: Aktuatorbahn-Generator
552: Ineffektiv-Aktions-Intervall-Bestimmungsteil
560: Externeingangs-Simulationsteil
561: Sensor-Simulationsteil
562: Anderes-Equipment-Simulationsteil
570, 570E: Ein-/Ausgangs-Schaltteil
571: Ausgangs-Unterdrückungsteil
580: Externes-Szenario-Ausführungsteil
590: Signal-Komparator
600: Externe Geräte
610 bis 612: Aktuator
611b: Stationäres Teil
611r: Stabteil
612d: Antriebsteil
612h: Greifer
620: Sensor
621, 622: Vorrats-Sensor
630: Anderes Equipment
700A bis 700G: Fördersystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014148389 A [0003, 0011]
JP 2014063327 A [0005, 0011]
JP 2002358114 A [0007, 0011]
JP 2002351511 A [0010, 0011]

Claims

Steuerung (500A bis 500G) zur Verwendung in einem Fördersystem, die ein Antriebssignal an mindestens einen Aktuator ausgibt, der ein Werkstück, unter Bezugnahme auf ein Sensorsignal transportiert, das von mindestens einem Sensor empfangen wird, der ein Werkstück detektiert, wobei die Steuerung Folgendes aufweist: eine externe Schnittstelle (510), die ein Aktuator-Ausgangsteil und ein Sensor-Eingangsteil enthält, wobei das Aktuator-Ausgangsteil Antriebsinformationen zur Steuerung des Aktuators empfängt und das Antriebssignal gemäß den Antriebsinformationen an den Aktuator überträgt, und das Sensor-Eingangsteil das Sensorsignal vom Sensor empfängt und Sensorinformationen gemäß dem Sensorsignal erzeugt; ein Einstellungen-Eingangsteil (520), das von einem Benutzer Eingaben eines Steuerungsprogramms und Informationen zur Einstellung von Einschränkungsbedingungen erhält, wobei das Steuerungsprogramm ein Programm zur Erzeugung der Antriebsinformationen unter Bezugnahme auf die Sensorinformationen ist und die Informationen zur Einstellung von Einschränkungsbedingungen Befehlsinformationen sind, die dem Steuerungsprogramm zugeordnet sind, um eine zwischen dem Werkstück und dem Aktuator angenommene Einschränkungsbedingung zu ändern; ein Steuerungsprogramm-Ausführungsteil (530), welches das Steuerungsprogramm verarbeitet und einen Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen enthält, der eine Einschränkungsbedingungs-Änderungs-Instruktion gemäß den Einschränkungsbedingungs-Einstellinformationen ausgibt; ein Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil (540), das die Einschränkungsbedingung gemäß der vom Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen erteilten Änderungsinstruktion verwaltet; ein Werkstück-Simulationsteil (550, 550B, 550C), das eine Bewegungsumfang des Werkstücks aus der Antriebsinformation schätzt und eine aktuelle Position des Werkstücks durch Addition der Bewegungsumfang zu einer vorherigen Position des Werkstücks schätzt, wobei die Antriebsinformation durch das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugt wird und für einen Aktuator von den mindestens einen Aktuatoren erzeugt wird, von dem angenommen wird, dass er durch das Werkstück unter der von dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwalteten Einschränkungsbedingung eingeschränkt wird; ein Sensor-Simulationsteil (561), das Informationen über die aktuelle Position des Werkstücks verwendet, die durch das Werkstück-Simulationsteil geschätzt werden, um Sensorsimulationsinformationen zu erzeugen, die die Sensorinformationen simulieren; und ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil (570, 570E), das mindestens einen Sensor-Simulationsmodus als Betriebsart hat, wobei das Ein-/Ausgangs-Schaltteil (570, 570E) im Sensor-Simulationsmodus die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugte Antriebsinformation zumindest an das Werkstück-Simulationsteil (550, 550B, 550C) überträgt und die vom Sensor-Simulationsteil erzeugte Sensorsimulationsinformation als Ersatzinformation der Sensorinformation an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil (530) überträgt.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei das Ein-/Ausgangs-Schaltteil im Modus Sensorsimulation die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugten Antriebsinformationen an das Aktuator-Ausgangsteil überträgt.
Steuerung (500E) nach Anspruch 2, wobei das Ein-/Ausgangs-Schaltteil (570E) ein Ausgangs-Unterdrückungsteil (571) enthält, das in der Lage ist, eine Ausgabe der Antriebsinformation an das Aktuator-Ausgangsteil vorübergehend unwirksam zu machen.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ein-/Ausgangs-Schaltteil weiterhin eine Sensor-Betriebsart hat und in der Sensor-Betriebsart das Ein-/Ausgangs-Schaltteil die vom Sensor-Eingangsteil erzeugten Sensorinformationen an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil überträgt.
Steuerung (500G) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das Folgendes aufweist: einen Signal-Komparator (590), wobei das Ein-/Ausgangs-Schaltteil weiterhin einen kombinierten Modus aufweist und im kombinierten Modus das Ein-/Ausgangs-Schaltteil die von dem Sensor-Eingangsteil erzeugte Sensorinformation zu jedem Steuerungsprogramm-Ausführungsteil und dem Signal-Komparator überträgt und die von dem Sensor-Simulationsteil erzeugte Sensor-Simulationsinformation an den Signal-Komparator überträgt, und der Signal-Komparator die Sensorinformationen mit den Sensor-Simulationsinformationen vergleicht.
Steuerung (500B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Aktuator ein Aktionsteil (612h) enthält, das auf das Werkstück wirkt, das Einstellungen-Eingangsteil Maschinenkonfigurationsinformationen über den Aktuator erhält, und wobei das Werkstück-Simulationsteil (550B) einen Aktuatorbahn-Generator (551) enthält, der aus den Maschinenkonfigurationsinformationen über den Aktuator und den vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil generierten Antriebsinformationen einen Weg berechnet, auf dem das Aktionsteil des Aktuators arbeitet.
Steuerung (500C) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Werkstück-Simulationsteil (550C) ein Ineffektiv-Aktions-Intervall-Bestimmungsteil (552) enthält, das einen unwirksamen Teil festsetzt, der nicht zum Bewegungsumfang des Werkstücks aus einer durch die Antriebsinformation angegebenen Verschiebung des Aktuators beiträgt.
Steuerung (500D) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die externe Schnittstelle neben dem Sensor und dem Aktuator auch an anderes Equipment anschließbar ist und wobei die Steuerung weiterhin Folgendes aufweist: ein Anderes-Equipment-Simulationsteil (562), das eine Simulation des anderen Equipments durchführt.
Steuerung (500F) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner Folgendes aufweist: ein Externes-Szenario-Ausführungsteil (580), das eine Instruktion zur Änderung der internen Daten von mindestens einem der Steuerprogramm-Ausführungsteile, dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil, dem Werkstück-Simulationsteil, dem Sensor-Simulationsteil und dem Ein-/Ausgangs-Schaltteil ausgibt.
Fördersystem (700A bis 700G, das Folgendes aufweist: einen Aktuator (610), der ein Werkstück transportiert; einen Sensor (620), der das Werkstück detektiert; und eine Steuerung (500A bis 500G) zur Ausgabe eines Antriebssignals an den Aktuator, unter Bezug auf ein vom Sensor empfangenes Sensorsignal, wobei die Steuerung Folgendes aufweist: eine externe Schnittstelle (510), die ein Aktuator-Ausgangsteil und ein Sensor-Eingangsteil enthält, wobei das Aktuator-Ausgangsteil Antriebsinformationen zur Steuerung des Aktuators empfängt und das Antriebssignal gemäß den Antriebsinformationen an den Aktuator überträgt, und das Sensor-Eingangsteil das Sensorsignal vom Sensor empfängt und Sensorinformationen gemäß dem Sensorsignal erzeugt; ein Einstellungen-Eingangsteil (520), das von einem Benutzer Eingaben eines Steuerungsprogramms und Informationen zur Einstellung von Einschränkungsbedingungen erhält, wobei das Steuerungsprogramm ein Programm zur Erzeugung der Antriebsinformationen unter Bezugnahme auf die Sensorinformationen ist und die Informationen zur Einstellung von Einschränkungsbedingungen Befehlsinformationen sind, die dem Steuerungsprogramm zugeordnet sind, um eine zwischen dem Werkstück und dem Aktuator angenommene Einschränkungsbedingung zu ändern; ein Steuerungsprogramm-Ausführungsteil (530), das das Steuerungsprogramm verarbeitet und einen Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen enthält, der eine Einschränkungsbedingungs-Änderungs-Instruktion gemäß den Einschränkungsbedingungs-Einstellinformationen ausgibt; ein Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil (540), das die Einschränkungsbedingung gemäß der vom Prozessor zur Änderung von Einschränkungsbedingungs-Befehlen erteilten Änderungsinstruktion verwaltet; ein Werkstück-Simulationsteil (550, 550B, 550C), das eine Bewegungsumfang des Werkstücks aus der Antriebsinformation schätzt und eine aktuelle Position des Werkstücks durch Addition der Bewegungsumfang zu einer vorherigen Position des Werkstücks schätzt, wobei die Antriebsinformation durch das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugt und für einen Aktuator von den mindestens einen Aktuatoren erzeugt wird, von dem angenommen wird, dass er durch das Werkstück unter der von dem Einschränkungsbedingungs-Änderungsteil verwalteten Einschränkungsbedingung eingeschränkt wird; ein Sensor-Simulationsteil (561), das Informationen über die aktuelle Position des Werkstücks verwendet, die durch das Werkstück-Simulationsteil geschätzt werden, um Sensorsimulationsinformationen zu erzeugen, die die Sensorinformationen simulieren; und ein Ein-/Ausgangs-Schaltteil (570, 570E), das mindestens einen Sensor-Simulationsmodus als Betriebsart hat, wobei das Ein-/Ausgangs-Schaltteil im Sensor-Simulationsmodus die vom Steuerungsprogramm-Ausführungsteil erzeugte Antriebsinformation zumindest an das Werkstück-Simulationsteil überträgt und die vom Sensor-Simulationsteil erzeugte Sensorsimulationsinformation als Ersatzinformation der Sensorinformation an das Steuerungsprogramm-Ausführungsteil überträgt.