DE19511530A1 - Verfahren zur automatischen Durchführung von reproduzierbaren, parallelen technischen Prozessen - Google Patents

Description

Technologien wie Positionieren, Steuern und Regeln haben einen hohen Stellenwert in der Automatisierungstechnik. Ihnen allen ist gemeinsam, daß zu ihrer Durchführung unterschied­ lichste Prozesse automatisiert werden müssen. So ist diesen, unabhängig vom jeweiligen Einsatzgebiet wie beispielsweise Positioniersteuerungen, einfache Beladeeinrichtungen, medi­ zinische Geräte und Werkzeugmaschinen, gemeinsam, daß ein oder mehrere Achsen kontrolliert bewegt werden müssen, wobei die Bewegung überwacht und gegebenenfalls unterbrochen werden muß sowie bewegungsabhängig Schaltfunktionen ausgelöst wer­ den. Häufig müssen dabei mehrere Prozesse parallel durchge­ führt werden, z. B. wenn mehrere Achsen einer Werkzeugmaschine relativ zueinander bewegt werden müssen.

Daraus entsteht das Bedürfnis, die Beschreibung eines Pro­ zeßverlaufs vorab zu definieren, beispielsweise mittels einer Technologie-Sprache nach DIN 66025, welche bei Prozeßbeginn interpretativ abgearbeitet wird. Dies ist notwendig, damit auf Prozeßänderungen flexibel reagiert werden kann und die Möglichkeit zur Reproduzierbarkeit besteht. Durch ständige Innovationsschübe auf dem Hardwaresektor ergibt sich die Not­ wendigkeit nach einer leichten Portierbarkeit eines Systems auf zukünftige leistungsfähigere Hardware-Plattformen. Durch eine solche Maßnahme läßt sich die Produktivität steigern und die Kosten können gesenkt werden. Hinzu kommt, daß eine solche Offenheit Investitionen auch für zukünftige System­ erweiterungen sichert.

Herkömmlicherweise gibt es für die unterschiedlichsten Posi­ tionieraufgaben Speziallösungen, denen allen gemeinsam ist, daß intern keine Trennung zwischen technologieabhängigen und technologieunabhängigen Anforderungen existiert. Dies hat zur Folge, daß eine Erweiterbarkeit auf andere Technologien bzw. das Einbringen von zusätzlichen Anforderungen sowie eine Portierbarkeit vorhandener Lösungen nur in engen Grenzen und mit hohem Entwicklungsaufwand möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die allen Positioniersteuerungen gemeinsamen Anforderungen einheitlich so zusammenzufassen, daß eine solchermaßen konzipierte Steue­ rung auf unterschiedliche Hardware-Plattformen portierbar ist und in allen Anwendungsgebieten eingesetzt werden kann. Zu­ sätzlich soll eine leichte Anpassungsfähigkeit an anwender­ spezifische Anforderungen sowie eine komfortable, einfache Parametrierbarkeit ermöglicht werden. Die zu konzipierende Steuerung soll offen bezüglich Erweiterungen sein und kurze Reaktionszeiten des Systemes ermöglichen. Unterschiedliche technische Prozesse sollen parallel und in Echtzeit verarbei­ tet werden können, wobei Lastspitzen und damit eine unausge­ glichene Auslastung der Steuerung vermieden werden sollen und die Rechenzeit der Steuerung zu jeder Zeit optimal ausgenutzt werden soll.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur automatischen Durchführung von reproduzierbaren, paral­ lelen technischen Prozessen, insbesondere von Technologien wie Positionieren, Steuern und Regeln in Echtzeit, wobei Prozeßdefinition und Prozeßausführung zeitlich auseinander­ fallen, mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:

• 1.1 die Beschreibung eines Prozeßverlaufes erfolgt mittels Eingangsignalen, aus denen Sollwertvorgaben für einzelne Führungsgrößen abgeleitet werden,
• 1.2 die in den Eingangssignalen enthaltenen Anforderungen werden in essentielle und damit technologieübergreifende Anforderungen und anwendungs- und damit technologieab­ hängige Anforderungen getrennt,
• 1.3 essentielle und damit technologieübergreifende Funktionen werden einheitlich in einem Steuerungskern zusammenge­ faßt, während anwendungs- und damit technologieabhängige Funktionen entsprechenden Technologie-Bausteinen zuge­ ordnet werden, welche über Dienste auf den Steuerungskern zugreifen,
• 1.4 der Steuerungskern weist intern mehrere Kanäle auf, wobei in jedem Kanal ein Teilprozeß parallel abgearbeitet wird, indem Sollwertvorgaben für eine oder mehrere diesem Kanal zugeordnete Führungsgrößen erfolgen,
• 1.5 intern untergliedert sich jeder Kanal in einen azyklisch arbeitenden Vorlauf, in dem Eingangssignale für die Aus­ führung eines Teilprozesses vorausschauend aufbereitet werden, und einen zyklischen Hauptlauf, in dem aufberei­ tete Teilprozesse ausgeführt werden,
• 1.6 azyklisch arbeitender Vorlauf und zyklischer Hauptlauf (HL) werden durch der jeweiligen Anforderung entspre­ chende Technologie-Bausteine durchgeführt und werden im gemeinsamen Steuerungskern so koordiniert, daß Aufberei­ tungsschritte im Vorlauf, welche keine zyklische Bearbei­ tung erfordern, vorausschauend in Zyklusrestzeiten des Hauptlaufes durchgeführt werden.

Um technische Prozesse parallel und in Echtzeit durchführen zu können, setzt die vorliegende Erfindung ein neues Verfah­ ren zur internen Organisation ein, welches es ermöglicht, Prozeßtätigkeiten, welche an ein festes Zeitraster geknüpft sind, und Tätigkeiten, die kein Echtzeitbezug erforderlich machen, hinsichtlich ihres Aufwands gleichmäßig auf die vor­ handene Rechenkapazität zu verteilen. Eine solche erste vor­ teilhafte Ausgestaltung besitzt folgende Verfahrensschritte:

• 2.1 die Kommunikation zwischen azyklisch arbeitendem Vorlauf und zyklischem Hauptlauf erfolgt über einen oder mehrere Container, welche vom zentralen Steuerungskern über Vor­ gänger/Nachfolgerbeziehungen in einer Container-Kette zu­ sammengefaßt und koordiniert werden,
• 2.2 in einem Container werden die Informationen unterschied­ licher Technologie-Bausteine, die gleichzeitig zur Aus­ führung kommen, oder ein jeweiliger Verweis auf diese Informationen abgelegt
• 2.3 anschließend werden die den Technologie-Bausteinen eines Containers zugeordneten Informationen im azyklischen Vorlauf durch die entsprechenden Technologie-Bausteine unter Zugrundelegung aktuell gültiger Parameter aufbe­ reitet,
• 2.4 haben alle betroffenen Technologie-Bausteine ihre Aufbe­ reitung abgeschlossen, so wird der Container koordiniert vom zentralen Steuerungskern für den zyklischen Hauptlauf freigegeben,
• 2.5 im zyklischen Hauptlauf werden alle relevanten Technolo­ gie-Bausteine des Containers beauftragt, zyklisch ihre ausführenden Tätigkeiten vorzunehmen, solange bis alle diese Technologie-Bausteine ihre jeweiligen Tätigkeiten abgeschlossen haben,
• 2.6 anschließend wird der Container geleert und steht erneut in der Container-Kette zur Verfügung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Er­ findung ermöglicht es, während der Prozessesausführung auf­ tretende Ereignisse, die Rückwirkungen auf den Prozeßverlauf erforderlich machen und die in der Regel während der Prozeß­ definition nicht vorhergesehen werden können, zu verarbeiten. Dazu wird eine Möglichkeit implementiert, die es ermöglicht, während der Prozeßausführung in den Prozeßverlauf einzugrei­ fen. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß eine solche Anpassung an die geänderten Bedingungen ohne Beeinträchtigung der Echtzeitfähigkeit besonders schnell und effektiv realisiert werden kann. Eine solche vorteilhafte Ausgestaltung weist folgende Verfahrensschritte auf:

• 3.1 treten Änderungen in den aktuell gültigen Parametern auf, so wird die bis zu diesem Moment im azyklischen Vorlauf erfolgte Aufbereitung zurückgesetzt, indem alle Contai­ ner, welche noch nicht zum zyklischen Hauptlauf freige­ geben sind, geleert und in die Container-Kette zurückge­ führt werden,
• 3.2 der zyklische Hauptlauf bleibt unbeeinflußt und wird an der aktuellen Stelle fortgeführt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Er­ findung ermöglicht es, eine besonders effektive und schnelle Synchronisation von zyklischem Hauptlauf und azyklischen Vor­ lauf aufgrund von während der Prozeßausführung auftretenden Ereignissen vorzunehmen, welche eine Anpassung des Prozeßver­ laufs erforderlich machen. Diese weist folgende Verfahrens­ schritte auf:

• 4.1 der azyklische Vorlauf setzt an der Stelle fort, die erreicht war, als der Container, welcher als letzter für den zyklischen Hauptlauf freigegeben wurde, mit den In­ formationen der benötigten Technologie-Bausteine gefüllt wurde,
• 4.2 das dabei entstehende Duplikat des bereits für den zykli­ schen Hauptlauf freigegebenen Containers wird nach voll­ ständiger Durchführung des azyklischen Vorlauf es direkt an die Container-Kette zurückgeführt, so daß es nicht zu einer zweimaligen Ausführung im zyklischen Hauptlauf kommt,
• 4.3 alle darauffolgenden Container werden nach vollständiger Durchführung des azyklischen Vorlaufes für den zyklischen Hauptlauf freigegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß Steuerungen, die heute in den Technologien wie Positionieren, Steuern und Regeln zur Automatisierung von Arbeitsgängen zum Einsatz kommen, modularisiert und dadurch portabel hinsichtlich zukünftiger leistungsfähigerer Hard­ ware-Plattformen werden. Ein großer Teil des Steuerungs­ konzeptes kann wieder verwendet werden, wodurch Anpassungen für unterschiedliche Technologien schnell und kostengünstig durchgeführt werden können, was insbesondere bei Speziallö­ sungen mit geringen Stückzahlen von Vorteil ist. Neben dem reduzierten Entwicklungsaufwand ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß Steuerungssysteme, welche nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren arbeiten, robuster und qualitativ hochwerti­ ger sind, da sie aufgrund des möglichen häufigen Einsatzes in unterschiedlichen Produktausprägungen geprüfte und bewährte Hardware-Komponenten darstellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild einer Steuerung mit erfindungsgemäßer Trennung zwischen essentiellen und technologieabhängi­ gen Funktionen,

Fig. 2 Struktur der internen Organisation des Steuerungskerns,

Fig. 3 Ablaufdiagramm des Lebenszyklus eines Containers durch azyklischen Vorlauf und zyklischen Hauptlauf.

In der Darstellung in Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Steuerung mit erfindungsgemäßer Trennung von essentiellen und technologieabhängigen Funktionen gezeigt. Ausgehend von einer peripheren Bedienoberfläche B, welche Funktionen wie Bedie­ nen, Beobachten, Editieren und Parametrieren beinhalten kann, gelangen in der Prozeßdefinition festgelegte Eingangs­ signale zu einer Steuerung S zur automatischen Durchführung von technischen Prozessen. Diese Steuerung S unterteilt sich in einen Steuerungskern PSK, welcher portabel ist, und eine Vielzahl von Technologiebausteinen TB1. . .TBn, welche um den Steuerungskern PSK gruppiert sind und in Verbindung mit dem Steuerungskern PSK stehen. Bei den Technologiebausteinen TB1. . .TBn handelt es sich jeweils um Standardfunktionen in den Technologien Positionieren, Steuern und Regeln. Dies sind etwa eine Betriebsdatenverwaltung zur Wahl zwischen bei­ spielsweise konventionellem Fahren, Referieren und kanalüber­ greifender Koordinierung, oder Koordinatensystemverschiebun­ gen und Bewegungsführungen wie beschleunigungsoptimale ram­ penförmige Sollwertprofile. Weitere Funktionen stellen eine Interpolation beispielsweise für phasensynchrone Linearbewe­ gungen, Transformation für ist- und sollwertmäßige Kopplungen von Führungsgrößen, Synchronaktionen wie Mechanismen zur Ausgabe und Überwachung von Schaltfunktionen abhängig vom Zustand der Führungsgrößen, oder Regler wie beispielsweise für eine P-Lageregelung dar. In Abhängigkeit von der jeweili­ gen Funktionalität eines Technologiebausteines TB1. . .TBn stehen diese in Verbindung mit peripheren Einheiten wie beispielsweise einem oder mehreren Antrieben A oder digitalen Eingabe/Ausgabeeinheiten EA.

Ausgehend von einer solchen in Fig. 1 dargestellten Struktur erfolgt somit erfindungsgemäß eine Einteilung von größten­ teils gleichen oder ähnlichen Anforderungen in zwei Katego­ rien. Dies sind zum einen technologiebedingte Anforderungen, die technologie- und anwendungsabhängig sehr unterschiedlich ausgeprägt sind, zum anderen essentielle und damit allen Steuerungen gemeinsamen technologieübergreifende Anforderun­ gen. Erfindungsgemäß wird diese Trennung in der Steuerungs­ struktur berücksichtigt, indem ein wiederverwendbarer Bau­ stein, ein Steuerungskern PSK, geschaffen wird, der unab­ hängig von der jeweiligen Technologie in allen Steuerungen zum Einsatz kommen kann. Dazu werden alle essentiellen An­ forderungen, also die technologieübergreifenden allen Steue­ rungen gemeinsamen Anforderungen, einheitlich in einem Steue­ rungskern PSK zusammengefaßt. Die eigentlichen technologie- und anwendungsspezifischen Ausprägungen werden in Technolo­ giebausteinen TB1. . .TBn gekapselt, welche die Funktionalität des Steuerungskerns PSK nutzen können. Dadurch wird eine leichte Austauschbarkeit bzw. Portabilität des Steuerungs­ kerns PSK auf andere Hardware-Plattformen sichergestellt. Der Anwender kann durch den Austausch oder entsprechende passende Parametrierung von Technologiebausteinen Tb1. . .TBn die Aus­ prägung seines Produktes bestimmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht somit davon aus, daß eine Beschreibung wie Sollwertvorgaben für einzelne Führungsgrößen erfolgen sollen, in Technologie-Bausteinen TB1. . .TBn hinter­ legt ist.

In der Darstellung in Fig. 2 ist die Struktur der internen Organisation des Steuerungskerns PSK mit mehreren Kanälen K1. . .Kn gezeigt. Jeder einzelne von mehreren parallelen Kanä­ len K1. . .Kn untergliedert sich in einen Vorlauf VL und einen Hauptlauf HL. Vorlauf VL und Hauptlauf HL sind über eine Container-Kette CK kommunikativ miteinander verknüpft. Wei­ terhin gelangen an jeden Kanal K1. . .Kn Signale P, welche die für den jeweils durchzuführenden Prozeß aktuell gültigen Parameter darstellen. Jeder Kanal K1. . .Kn liefert als Ergeb­ nis einen oder mehrere Sollwerte SW, welche einer oder mehre­ ren Führungsgrößen FG1. . .FGn zugeordnet sind.

Als Folge der Anforderungen, mehrere Teilprozesse parallel abarbeiten zu können, untergliedert sich der Steuerungskern PSK intern in Kanäle K1. . .Kn. In jedem Kanal K1. . .Kn kann ein Teilprozeß interpretativ abgearbeitet werden. Aus jedem Kanal K1. . .Kn können Sollwertvorgaben SW für mehrere Führungsgrößen FG1. . .FGn erfolgen, wobei die jeweiligen Führungsgrößen FG1. . .FGn diesem speziellen Kanal K1. . .Kn zugeordnet werden. Diese Teilprozesse werden während der Bearbeitung interpre­ tiert, die Informationen aufbereitet und schließlich aus diesen zyklisch Vorgaben für die Führungsgrößen GG1. . .FGn gebildet. Die einzelnen Tätigkeiten werden somit in zwei Kategorien eingeteilt. Zum einen sind dies Tätigkeiten, welche in ein festes Zeitraster geknüpft sind, mithin eine genau definierte Zykluszeit besitzen, und zum anderen solche Tätigkeiten, die keinen Echtzeitbezug erforderlich machen. Der portable Steuerungskern PSK stellt daher ein Ablaufsystem zur Verfügung, welches mit seiner internen Struktur diesem Sachverhalt Rechnung trägt, indem es sich intern in einen azyklisch arbeitenden Vorlauf VL und einen zyklischen Hauptlauf HL untergliedert. Im azyklisch arbeitenden Vorlauf VL werden die Teilprozesse für die Abarbeitung vorausschauend aufbereitet, indem alle Tätigkeiten erledigt werden, die einen Echtzeitbezug erfordern. Im zyklischen Hauptlauf HL werden die durch den Vorlauf VL aufbereiteten Teilprozesse zyklisch abgearbeitet und alle Tätigkeiten und Ausgaben, wel­ che an ein festes Zeitraster gekoppelt sind, ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Aufteilung in einen azyklisch arbeiten­ den Vorlauf VL und einen zyklischen Hauptlauf HL liegt darin begründet, daß der Aufwand für die Aufbereitung und Ausfüh­ rung von Teileprozessen nicht gleichmäßig über die Zeit ver­ teilt ist, sondern vielmehr in unregelmäßigen Abständen soge­ nannte "Lastspitzen" auftreten. Solche Lastspitzen resultie­ ren insbesondere daraus, daß die Bearbeitung eines Teilpro­ zesses in der Regel zunächst eine Reihe von Vorarbeiten wie beispielsweise Interpretation von Eingangssignalen, Koordina­ tenumrechnung und mehr erfordern. Erst anschließend erfolgt die relativ aufwandsarme Ausführung des Teilprozesses, welche sich über eine größere Anzahl von äquidistanden Schritten erstreckt. Bei einer ausschließlich zyklischen Bearbeitung eines Teilprozesses müßte sich die Zyklus zeit an den Last­ spitzen orientieren, was für die Gesamtzeit der Ausführung von Nachteil wäre. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung in azyklischen Vorlauf VL und einen zyklischen Hauptlauf HL wer­ den alle Aufbereitungstätigkeiten für die Schritte eines Teilprozesses, die keine zyklische Bearbeitung erfordern, vorausschauend in den Zyklusrestzeiten erledigt. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Aufwandsverteilung welche eine deutliche Verkürzung der Zykluszeit zur Folge hat. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren der Bündelung von essentiellen Funk­ tionen in einem Steuerungskern PSK bietet somit die Voraus­ setzung für performante Systeme, die sich durch kurze Reak­ tionszeiten und schnelle Regelungen auszeichnen, und somit zur Realisierung von Systemen zur automatischen Durchführung von parallelen technischen Prozessen in Echtzeit besonders geeignet sind.

Die Datenübergabe zwischen azyklisch arbeitendem Vorlauf VL und zyklischem Hauptlauf HL erfolgt gepuffert, indem die Kommunikation zwischen Vorlauf VL und Hauptlauf HL über eine sogenannte Container-Kette CK erfolgt.

Eine solche Container-Kette CK enthält mehrere einzelne Con­ tainer C, die ein zentrales Element bei der Kommunikation zwischen Steuerungskern PSK und den Technologie-Bausteinen TB1. . .TBn darstellen. In einem Container C wird jeweils ein Verweis auf die technologiespezifische Information unter­ schiedlicher Technologie-Bausteine TB1. . .TBn abgelegt, die gleichzeitig zur Abarbeitung kommen sollen.

In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, welches den Lebens­ zyklus eines Containers C zwischen azyklischen Vorlauf VL und zyklischen Hauptlauf HL zeigt. Zunächst wird ein Container C durch die Interpretation eines Technologie-Teilprozesses von den dazugehörigen Technologie-Bausteinen TB1. . .TBn mit den benötigten Informationen gefüllt. Danach werden die den Technologie-Bausteinen TB1. . .TBn eines Containers C zuge­ ordneten Informationen im azyklischen Vorlauf VL unter Zu­ grundelegung der aktuell gültigen Parameter P aufbereitet, indem die betroffenen Technologie-Bausteine TB1. . .TBn vom azyklischen Vorlauf VL beauftragt werden. Jeder Technologie- Baustein TB1. . .TBn informiert über seine direkte Datenverbin­ dung im Steuerungskern PSK, sobald er die ihm zugrundelie­ gende Aufbereitungstätigkeit abgeschlossen hat. Haben alle Technologie-Bausteine TB1. . .TBn ihre spezifische Aufberei­ tungstätigkeit abgeschlossen, so wird der Container C, koordiniert vom zentralen Steuerungskern PSK, freigegeben und kann vom zyklischen Hauptlauf HL angefordert werden. Im zyklischen Hauptlauf HL werden involvierte Technologie- Bausteine TB1. . .TBn zyklisch beauftragt, ihre abarbeitenden Tätigkeiten bzw. ausführenden Tätigkeiten durchzuführen. Der Container C, in dem sich die aktuell abzuarbeitenden bzw. auszuführenden Daten befinden, findet sich in dieser Phase des Lebenszyklus in einem abarbeitenden Zustand. Haben alle Technologie-Bausteine TB1. . .TBn ihre ausführenden Tätigkeiten abgeschlossen, was sie jeweils dem zyklischen Hauptlauf HL gegenüber signalisieren, so wird der Container C geleert und erneut in die Container-Kette CK eingereiht. Dieser Container C befindet sich dann im aufgeräumten Zustand und steht für den nächsten Lebenszyklus zur Verfügung.

Während allen dargestellten Phasen des abstrakten Lebens­ zyklus eines Containers C und damit aller Technologie-Bau­ steine TB1. . .TBn wird die Koordination, wann sich ein Tech­ nologie-Baustein TB1. . .TBn in welchem Zustand befindet, vom zentralen Steuerungskern PSK vorgenommen. Die Technologie- Bausteine TB1. . .TBn werden vom zentralen Steuerungskern PSK über die jeweiligen Zustandswechsel informiert. Welche Akti­ vitäten bei bestimmten Zustandswechseln durchzuführen sind, liegt allein in der Verantwortung der Technologie-Bausteine TB1. . .TBn. Dabei werden vom zentralen Steuerungskern PSK jeweils mehrere Container C, deren Anzahl pro Kanal K1. . .Kn konfigurierbar ist, über Vorgänger/Nachfolgerbeziehungen in einer Container-Kette CK zusammengefaßt. Mit Hilfe dieser Container-Kette CK erfolgt dann, wie oben bereits dargelegt, eine gepufferte Datenübergabe zwischen azyklisch arbeitendem Vorlauf VL und zyklischem Hauptlauf HL.

Trotz vorausschauender Teilprozeßbearbeitung garantiert das erfindungsgemäße Verfahren mit dem zentralen Steuerungskern PSK immer die volle Eingriffsmöglichkeit des Anwenders wäh­ rend der Prozeßausführung, sofern Änderungen in den aktuell gültigen Parametern P auftreten. Dazu werden im zentralen Steuerungskern PSK Mechanismen zum Unterbrechen, Rücksetzen, Aufsetzen und Fortsetzen einer vorlaufenden Teilprozeßbear­ beitung zur Verfügung gestellt. Besondere Bedeutung erlangt dieser Eigenschaft im Zusammenhang mit Technologie-Bausteinen TB1. . .TBn wie beispielsweise Look-ahead oder Werkzeugkorrek­ tur, welcher eine vorausschauende Prozeßbearbeitung per se erforderlich macht.

Treten somit Änderungen der Annahmen auf, die in der vorlau­ fenden Teilprozeßaufbereitung gemacht wurden, so kann die Prozeßaufbereitung zurückgesetzt werden, so daß die Änderun­ gen in der Teilprozeßaufbereitung berücksichtigt werden können. Der zentrale Steuerungskern PSK synchronisiert dazu die Aufbereitung auf die Abarbeitung. Dazu werden zunächst alle Container C, welche sich in der Aufbereitung befinden, sei es, daß sie bereits aufbereitet sind, jedoch noch nicht für den Hauptlauf HL freigegeben sind, oder sich momentan gerade in der Aufbereitung befinden, zurückgesetzt, indem sie geleert und in die Container-Kette CK zurückgeführt werden. Koordiniert durch den zentralen Steuerungskern PSK wird die Aufbereitung im azyklischen Vorlauf VL an der Stelle fortge­ setzt, die erreicht war, als der Container C, welcher als letzter vom Hauptlauf HL reserviert wurde bzw. für den Haupt­ lauf HL freigegeben wurde, mit den Informationen der ent­ sprechenden Technologie-Bausteine TB1. . .TBn gefüllt wurde. Das hat zur Folge, daß ein Duplikat dieses Containers C, an den wieder angeknüpft wird, erzeugt wird. Der das Duplikat enthaltene Container C wird im azyklischen Vorlauf VL durch die entsprechenden Technologie-Bausteine TB1. . .TBn aufberei­ tet, wobei eventuell nachfolgende Container C berücksichtigt werden. Ist das Duplikat vollständig aufbereitet, so wird es direkt an die Container-Kette CK zurückgegeben, damit es nicht zu einer zweimaligen Abarbeitung bzw. Ausführung des zugrundeliegenden Teilprozesses kommt. Dadurch, daß der das Duplikat enthaltende Container C direkt in die Container- Kette CK zurückgeführt wird und dabei einen Bezugspunkt für die darauffolgenden aufzubereitenden Container C bildet, welche weiterverarbeitet werden sollen, besitzt dieser Vor­ gang große Bedeutung. Dies hat zur Folge, daß bereits vor der Änderung der Parameter P in der Aufbereitung befindliche Teilprozesse unter Berücksichtigung der neuen aktuell gülti­ gen Bedingungen erneut aufbereitet werden. Der zyklische Hauptlauf HL bleibt davon unbeeinflußt und wird dadurch nicht unterbrochen, so daß nach außen hinsichtlich der automati­ schen Durchführung der parallelen technischen Prozesse keine Beeinträchtigungen erfolgen. Während der geschilderten Maß­ nahmen zur Reorganisation aufgrund von geänderten Parameter­ werten P werden keine Container C durch den zyklischen Haupt­ lauf HL reserviert bzw. für den zyklischen Hauptlauf HL freigegeben. Ein Anwendungsfall, der eine solche Reorganisa­ tion erforderlich macht, ist beispielsweise die Veränderung eines programmierten Bahnvorschubes bei Einsatz des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in einer numerischen Steuerung für Werkzeugmaschinen oder Roboter.

Sollen Änderungen auch auf die Ausführung wirken, so wird die Prozeßbearbeitung unterbrochen und alle Container C von Auf­ bereitung und Ausführung, bis auf den aktuell in der Ausfüh­ rung befindlichen Container C werden an die Container-Kette CK zurückgegeben.

Aus dem oben dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren erge­ ben sich für jeden Kanal K1. . .Kn folgende von der normalen Prozeßdurchführung abweichende Betriebsmöglichkeiten. Erfor­ dert eine Veränderung der Betriebsparameter P eine Reorgani­ sation, so wird der azyklische Vorlauf VL auf den im zykli­ schen Hauptlauf HL befindlichen Container C synchronisiert. Diese Synchronisation wird durch den zentralen Steuerungskern PSK vorgenommen. Soll die automatische Durchführung des oder der technischen Prozesse unterbrochen werden, so synchroni­ siert der zentrale Steuerungskern den zyklischen Hauptlauf HL und den azyklischen Vorlauf VL auf die nächstmögliche Unter­ brechungsstelle. Eine weitere mögliche Variante der Synchro­ nisation durch den zentralen Steuerungskern PSK liegt darin, daß, anders als bei der Unterbrechung, zusätzlich auf die derzeitige Achsposition synchronisiert wird. Außerdem können Achsen während der Durchführung des Prozesses einem anderen Kanal K1. . .Kn zugeordnet werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur automatischen Durchführung von reproduzier­ baren, parallelen technischen Prozessen, insbesondere von Technologien wie Positionieren, Steuern und Regeln in Echt­ zeit, wobei Prozeßdefinition und Prozeßausführung zeitlich auseinanderfallen, mit folgenden Verfahrensschritten:

• 1.1 die Beschreibung eines Prozeßverlaufes erfolgt mittels Eingangsignalen, aus denen Sollwertvorgaben (SW) für einzelne Führungsgrößen (FG) abgeleitet werden,
• 1.2 die in den Eingangssignalen enthaltenen Anforderungen werden in essentielle und damit technologieübergreifende Anforderungen und anwendungs- und damit technologieab­ hängige Anforderungen getrennt,
• 1.3 essentielle und damit technologieübergreifende Funktionen werden einheitlich in einem Steuerungskern (PSK) zusam­ mengefaßt, während anwendungs- und damit technologieab­ hängige Funktionen entsprechenden Technologie-Bausteinen (TB1. . .TBn) zugeordnet werden, welche über Dienste auf den Steuerungskern (PSK) zugreifen,
• 1.4 der Steuerungskern (PSK) weist intern mehrere Kanäle (K1. . .Kn) auf, wobei in jedem Kanal (K1. . .Kn) ein Teil­ prozeß parallel abgearbeitet wird, indem Sollwertvorgaben (SW) für eine oder mehrere diesem Kanal (K1. . .Kn) zuge­ ordnete Führungsgrößen erfolgen,
• 1.5 intern untergliedert sich jeder Kanal (K1. . .Kn) in einen azyklisch arbeitenden Vorlauf (VL), in dem Eingangs­ signale für die Ausführung eines Teilprozesses voraus­ schauend aufbereitet werden, und einen zyklischen Haupt­ lauf (HL), in dem aufbereitete Teilprozesse ausgeführt werden,
• 1.6 azyklisch arbeitender Vorlauf (VL) und zyklischer Haupt­ lauf (HL) werden durch der jeweiligen Anforderung ent­ sprechende Technologie-Bausteine (Tb1. . .TBn) durchgeführt und werden im gemeinsamen Steuerungskern (PSK) so koordiniert, daß Aufbereitungsschritte im Vorlauf (VL), welche keine zyklische Bearbeitung erfordern, voraus­ schauend in Zyklusrestzeiten des Hauptlaufes (HL) durch­ geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrens­ schritten:

• 2.1 die Kommunikation zwischen azyklisch arbeitendem Vorlauf (VL) und zyklischem Hauptlauf (HL) erfolgt über einen oder mehrere Container (C), welche vom zentralen Steue­ rungskern (PSK) über Vorgänger/Nachfolgerbeziehungen in einer Container-Kette (CK) zusammengefaßt und koordiniert werden,
• 2.2 in einem Container (C) werden die Informationen unter­ schiedlicher Technologie-Bausteine (TB1. . .TBn), die gleichzeitig zur Ausführung kommen, oder ein jeweiliger Verweis auf diese Informationen abgelegt,
• 2.3 anschließend werden die den Technologie-Bausteinen (TB1. . .Tbn) eines Containers (C) zugeordneten Informationen im azyklischen Vorlauf (VL) durch die entsprechenden Technologie-Bausteine (Tb1. . .TBn) unter Zugrundelegung aktuell gültiger Parameter (P) aufbereitet,
• 2.4 haben alle betroffenen Technologie-Bausteine (TB1. . .TBn) ihre Aufbereitung abgeschlossen, so wird der Container koordiniert vom zentralen Steuerungskern (PSK) für den zyklischen Hauptlauf (HL) freigegeben,
• 2.5 im zyklischen Hauptlauf (HL) werden alle relevanten Technologie-Bausteine (TB1. . .TBn) des Containers (C) beauftragt, zyklisch ihre ausführenden Tätigkeiten vor­ zunehmen, solange bis alle diese Technologie-Bausteine (TB1. . .TBn) ihre jeweiligen Tätigkeiten abgeschlossen haben,
• 2.6 anschließend wird der Container (C) geleert und steht erneut in der Container-Kette (CK) zur Verfügung.

3. Verfahren nach Anspruch 2 mit der Möglichkeit, während der Prozeßausführung in den Prozeßverlauf einzugreifen mit fol­ genden Verfahrensschritten:

• 3.1 treten Änderungen in den aktuell gültigen Parametern (P) auf, so wird die bis zu diesem Moment im azyklischen Vor­ lauf (VL) erfolgte Aufbereitung zurückgesetzt, indem alle Container (C), welche noch nicht zum zyklischen Hauptlauf (HL) freigegeben sind, geleert und in die Container-Kette (CK) zurückgeführt werden,
• 3.2 der zyklische Hauptlauf (HL) bleibt unbeeinflußt und wird an der aktuellen Stelle fortgeführt.

4. Verfahren nach Anspruch 3 mit folgenden Verfahrens­ schritten:

• 4.1 der azyklische Vorlauf (VL) setzt an der Stelle fort, die erreicht war, als der Container (C), welcher als letzter für den zyklischen Hauptlauf (HL) freigegeben wurde, mit den Informationen der benötigten Technologie-Bausteine (TB1. . .TBn) gefüllt wurde,
• 4.2 das dabei entstehende Duplikat des bereits für den zyk­ lischen Hauptlauf (HL) freigegebenen Containers (C) wird nach vollständiger Durchführung des azyklischen Vorlaufes (VL) direkt an die Container-Kette (CK) zurückgeführt, so daß es nicht zu einer zweimaligen Ausführung im zykli­ schen Hauptlauf kommt,
• 4.3 alle darauffolgenden Container (C) werden nach vollstän­ diger Durchführung des azyklischen Vorlaufes (VL) für den zyklischen Hauptlauf (HL) freigegeben.