DE19520538C2 - Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ablaufsteuerung eines industriellen Prozes­ ses mittels Schrittketten, deren Schritte jeweils von Eingangsbedingungen abhängen, die von Bedingungsbausteinen geprüft werden und in diesen Schritten Aktionsbausteine aktiviert werden, welche Aktoren des Prozesses ansteuern, die mit räumlich verteilt angeordneten Steuereinheiten verbunden sind.

Zahlreiche industrielle Prozesse werden mittels Schrittketten gesteuert. Verfahren der eingangs genannten Art zur Ablauf­ steuerung sind z. B. in der DE 41 34 811 A1 beschrieben. Bei diesen bekannten Verfahren sind an Geräte auszugebende Signale und von Geräte erzeugte Signale jeweils Funktions­ elementen zugeordnet. Die Funktionselemente wirken im Rahmen von Schritten zusammen, die sogen. Schrittketten bilden. Der Folge der Schritte sind die von den einzelnen Geräten während des Prozesses auszuführenden Befehle zugeordnet.

Die kleinsten Einheiten der "Schrittketten" sind die Schritte, die im Automatikbetrieb eines Prozesses ohne manuellen Eingriff nur in Abhängigkeit von den Eingangsbedingungen, den sogen. Transitionsbedingungen arbeiten. Im allgemeinen ist noch ein sogen. Tippbetrieb vor­ gesehen, bei dem der Übergang von einem Schritt auf einen Folgeschritt nur durchgeführt wird, wenn zusätzlich eine Tipptaste betätigt wird. Die Steuerbefehle der einzelnen Schritt­ ketten werden von sogen. Aktionsbausteinen ausgeführt.

Die Stellglieder, die für die Ausführung des jeweiligen Prozesses benötigt werden, und die Sensoren, die die Prozesszustände erfassen, befinden sich häufig in mehr oder weniger größerer Entfernung voneinander.

Es kommt vor, daß sich die verschiedenen, für die Ausführung eines Prozesses benötigten Geräte mit den Stellgliedern und Sensoren über einen größeren Bereich verteilen. Schritte oder Schrittketten können z. B. Aktionsbausteine höherer Ordnung aufweisen, die z. B. Lageregelungen beinhalten.

Bei Anlagen, die durch Schrittketten gesteuert werden und aus voneinander in gewissen Entfernungen angeordneten Geräten bestehen, ist es zweckmäßig, die Geräte für die Ablauf­ steuerung nicht in einer zentralen Stelle anzuordnen, da sich hierbei ein großer Aufwand für die Verkabelung ergibt. Günstiger ist es, die Steuerung dezentral aufzubauen und die einzel­ nen Steuerungseinheiten durch Busse miteinander zu verbinden. Eine solche Maßnahme reduziert zwar den Verkabelungsaufwand, jedoch können Schwierigkeiten auftreten, wenn die verteilten Steuerungen zur Durchführung eines Schrittes zusammenarbeiten müssen, da hierfür zwischen den Steuerungen Informationen übertragen werden müssen, wofür ein gewisser Zeitaufwand notwendig ist.

Dieses Problem wird besonders dadurch verschärft, daß die bekannten Verfahren zu Schritt­ kettensteuerungen von einer Dreiteilung der Verarbeitung in Transitionsprüfungen, Schritt­ kettenbearbeitung (Aktivieren bzw. Detektieren von Schritten) und Aktionsausführung ausgehen. Hierbei müssen die möglicherweise verteilt ermittelten Transitionsbedingungen einer zentralen Schrittkettenbearbeitung gemeldet werden, welche wiederum die Ausführung der Aktionen veranlaßt.

In dem Aufsatz von P. Müller: "Kommunikation zwischen SPS in der Fabrikation", Precision 10/86, S. 7-13, werden räumlich verteilt angeordnete programmierbare Steuerungen be­ schrieben, die über Busse miteinander verbunden sind. Daher werden zwischen den Program­ men zweier Steuerungen über einen gemeinsamen Speicher Informationen ausgetauscht.

Aus einem Aufsatz von Dr. J. T. Quaste: "Programmable Controllers of the Future", Control Engineering, January 1986, Seiten 59-62, ist die Kommunikation zwischen Programmen in Form eines Kontaktplans bekannt, wobei die Datenübertragung zwischen den Programmen der gleichen Steuerung und verschiedener Steuerungen einheitlich abgewickelt wird. Jedoch ist dem Aufsatz kein Hinweis dahingehend zu entnehmen, wie ein Datenaustausch zwischen den Steuerungen durchgeführt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Ablaufsteuerung mittels verteilter Steuerungseinheiten zu entwickeln, bei dem mit geringem Zeitaufwand eine Abstimmung zwischen verteilten Steuerungseinheiten bei der koordinierten Durchführung von Aktionen erreicht wird.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Ablaufsteuerung industrieller Prozesse mit ver­ teilten Steuereinheiten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bedingungsbausteine und die Aktionsbausteine verteilt auf die Steuereinheiten und dort selbständig ablauffähig sind und die Bedingungsbausteine nach Beendigung der jeweiligen Prüfung der Eingangsbedingungen deren Ergebnisse mit Steuerfunktionen zum Aktivieren und/oder Deaktivieren und Daten zur Übergabe von Parametern an die Aktionsbausteine senden, die diese Steuerfunktionen derart auswerten, daß bei der Erfüllung der jeweiligen Eingangsbedingungen Steuersignale an die Aktoren ausgegeben werden.

Bei diesem Verfahren ist keine zentrale Aktivierung bzw. Deaktivierung von Schritten mehr notwendig, da die Schritte selbst mittels der Bedingungsbausteine und/oder den Aktions­ bausteinen in deren Zusammenwirken gesteuert werden. Die Schritte selbst sind dabei gewissermaßen in den Bedingungsbausteinen und/oder den Aktionsbausteinen verborgen, d. h. die Schrittbearbeitung erfolgt durch zwei Arten von vollkommen verteilten Bausteinen, ohne daß eine Schrittkettenbearbeitung notwendig ist.

Das Prinzip der Erfindung besteht darin, Bedingungsbausteine und Aktionsbausteine als selbständige Bausteine auszubilden, die sich in verschiedenen Steuereinheiten befinden können. Diese Bausteine führen jeweils eigenständig die für sie vorgesehenen Funktionen aus und geben deren Ergebnisse nach Ausführung der Funktionen an die anderen Bausteine weiter. Die Bausteine sind so ausgebildet, daß sie die ihnen von anderen Bausteinen über­ mittelten Informationen daraufhin überprüfen, ob sie aktiv werden müssen. Falls dies zutrifft, führen die Bausteine ihre Funktionen aus.

Die übertragenen Steuerinformationen umfassen beispielsweise Überwachungszeiten, Betriebs­ modi (z. B. Hand- oder Automatikbetrieb) sowie Qualifikatoren (z. B. permanente Bearbei­ tung, zeitbefristete Bearbeitung).

Wenn bei diesem Verfahren eine der Steuereinheiten ausfällt, führt dies nicht wie bei einem Ausfall einer zentralen Steuereinheit zur Unterbrechung des gesamten Prozesses. Die anderen dezentralen Steuereinheiten können im Rahmen der von ihnen auszuführenden Funktionen weiterarbeiten bzw. können zusätzliche Funktionen übernehmen. Der Informationsaustausch zwischen den Steuereinheiten läuft relativ einfach ab. Bereits vorhandene Software für Ablaufsteuerungen kann ohne großen Aufwand an die oben beschriebenen Gegebenheiten angepaßt werden. Durch die verteilten Steuereinheiten die vor Ort die Steuerungs- und Regelungsaufgaben ausführen, wird der Verkabelungsaufwand in Stellgliedern und Sensoren gegenüber einer zentralen Steuerung wesentlich reduziert.

Da der Ablauf einer Aktion, sofern diese Voraussetzung für den weiteren Ablauf der Schrittkette ist, durch Sensoren erfaßt wird, deren Signale von den Bedingungsbausteinen in der durch den Prozeß vorgegebenen Art erfaßt werden, reicht es aus, wenn die Aktionsbausteine keine Rückmeldung an die Bedingungsbausteine übermitteln.

In bestimmten Fällen ist es jedoch günstig, wenn die Aktionsbausteine jeweils nach Ausführung einer Aktion dies den Bedingungsbausteinen mitteilen. Mit dieser Maßnahme wird eine Erhöhung der Zuverlässigkeit erreicht, indem diese Rückmeldungen zur Überwachung genutzt werden kann. Darüberhinaus ist dadurch ein synchronisiertes Verarbeiten der verteilten Bedingungs- und Aktionsbausteine möglich.

Das durch die erfindungsgemäße Lösung bedingte Fehlen jeglicher zentraler Bearbeitung bringt einen erfreulichen Effekt. Die Bedingungs- und Aktionsbausteine können zur wechselseitigen Überwachung einge­ setzt werden. Bedingungs- und Aktionsbaustein können dabei Informa­ tionen zum Verhalten anderer Bausteine enthalten, wie beispielsweise Grenzwerte zur Reaktionszeit oder Schrittmerkerbelegungen. Diese ge­ speicherten Informationen können nun im Steuerungsbetrieb mit den aktuellen Informationen, die mittels Nachrichten ausgetauscht werden, verglichen werden.

Bei Nichtübereinstimmung kann eine Korrektur vorgenommen oder ein Störungsprogramm gestartet werden, wobei die nicht betroffenen Bedingungs- und Aktionsbausteine weiterarbeiten können. Bedingungs- und Aktionsbausteine können mehrfach ausgeführt und auf verschiedene Steuerungen untergebracht werden. Im Störfall werden die redundanten Bedingungs- bzw. Aktionsbausteine aktiv geschaltet.

Vorzugsweise enthalten die von den Aktionsbausteinen nach Bearbeitung oder Beendigung von Aktionen ausgesendeten Meldungen die Nachricht, daß ein Schrittwechsel prinzipiell möglich ist. Die Bedingungsbausteine erhalten hiermit sofort eine Nachricht, ob sie vom Schrittwechsel betroffen sind, d. h. aktiv werden müssen. Es sind daher nicht wie bei konventionellen Schrittkettensteuerungen die Informationen über die aktuellen Schritte in einem zentralen Schrittket­ tenbearbeitungsprogramm enthalten. Trotz der Durchführung der Schritte mit verteilten Steuereinheiten tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine ins Gewicht fallende Verzögerung zwischen den einzelnen Schritten ein.

Die Information über den (bzw. bei mehreren) die aktiven Schritt(e) ist verteilt in den Bedingungsbausteinen und/oder Aktionsbausteinen gespeichert. Vorzugsweise werden hierzu die Aktionsbausteine benutzt. Entsprechend einem vorprogrammierten Muster werden dabei die Schrittspeicher in den Aktionsbausteinen gesetzt bzw. rückgesetzt in Abhängigkeit von den Informationen, die die Bedingungsbausteine aussenden. Somit können durch eine einzige Nachricht eines Bedingungsbausteins mehrere Schritte in mehreren Aktionsbausteinen verändert werden.

Eine weitere Variante besteht darin, die Schrittinformation in den Bedingungsbausteinen zu speichern. In diesem Fall werden durch Nachrichten der Bedingungsbausteine gezielt Aktionsbausteine angesprochen, um eine entsprechende, schrittabhängige Bearbeitung von Aktionen zu veranlassen. Hierdurch kann der Kommunikationsaufwand minimiert werden, weil nun die Bedingungsbausteine nur dann Nachrichten senden, wenn der entsprechende Vorgängerschritt aktiv ist und die Transitionsbedingungen zum Schrittwechsel erfüllt sind. Schließlich kann die Schrittinformation sowohl in Bedingungsbausteinen als auch Aktionsbausteinen enthalten sein. Diese redundante Speicherung kann vorteilhaft zur Verringerung der Fehleranfälligkeit genutzt werden.

Es ist zweckmäßig, wenn die Aktionsbausteine zusätzlich Prozeßein­ gänge haben, die von den Aktionsbausteinen auf Vorliegen von Bedin­ gungen geprüft werden, bevor oder während die zugeordneten Aktio­ nen ausgeführt werden. Die Aktionsbausteine können hierbei vorteil­ hafterweise solche Signale von Prozeßeingängen verarbeiten, die für andere Bausteine, z. B. Bedingungsbausteine, nicht von Bedeutung sind. Es ist daher nicht notwendig, für derartige Prozeßeingänge eigene Be­ dingungsbausteine vorzusehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in jeder Steuereinheit ein Baustein vorgesehen, der die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übertragungen zwischen den verschiedenen Steuereinheit überwacht und die jeweilige Einheit stillsetzt, wenn innerhalb einer vorgebbaren Grenze keine Übertragung von Daten stattgefunden hat.

Die Steuereinheiten sind insbesondere speicherprogrammierbare Steuerungen, die mit den oben beschriebenen Bausteinen ausgestattet sind. Die Bausteine können als Software ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Funktionsschaltbild eines Bedingungsbausteins;

Fig. 2 ein Funktionsschaltbild eines Aktionsbausteins;

Fig. 3 ein Funktionsschaltbild einer anderen Ausführungsform eines Be­ dingungsbausteins;

Fig. 4 ein Funktionsschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Be­ dingungsbausteins;

Fig. 5 ein Teil eines weiteren Ausführungsbausteins eines Aktionsbau­ steins;

Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines Aktionsbausteins und

Fig. 7 ein Schaltbild einer Ablaufsteuerung mit mehreren räumlich von­ einander getrennt angeordneten Steuereinheiten.

In Fig. 1 ist ein Bedingungs- bzw. Transitionsbaustein BB dargestellt, der Eingangsbedingungen überprüft, deren Erfüllung die Voraussetzung für die Einleitung eines Schritts und, mit dem bestimmte Vorgänge eines industriellen Prozesses ausgeführt werden. Der Funktionsbaustein BB enthält z. B. Eingänge 2, 3, 4, 5, 6 die mit Sensoren, Schaltern usw. verbunden sind und Signale aus dem Prozeß erhalten. Diese Signale werden bei Vorliegen bestimmter Zustände im Prozeß erzeugt. Beispielsweise kann ein Näherungsinitiator, Endschalter, eine Lichtschranke oder ein sonstiges Bauelement ansprechen und ein entsprechendes Signal erzeugen, das über eine Impulsformerstufe in ein binäres Signal umgesetzt wird.

Die Eingänge 2, 3, 4, 5, 6 werden in einer auf die Art des zu steuernden Prozesses abgestimmten Weise kombinatorisch oder sequentiell verknüpft. Um dies anzudeuten sind im Funktionsschaltbild des Bedingungs- bzw. Transitionsbausteins BB UND-Glieder 7, 8, 9 und ein ODER-Glied 10 dargestellt. Am Ausgang des ODER-Glieds 10 wird ein Signal erzeugt, wenn an den Eingängen 2 bis 6 die für die Einleitung des von diesen Eingängen abhängigen Schritts einer nicht dargestellten, verteilten Schrittkette notwendigen Signale vorhanden sind. Dem ODER-Glied ist ein Funktionselement 11 zur Kommunikation nachgeschaltet.

Durch das Signal am Ausgang des ODER-Glieds 10 wird das Funktionselement zur Kommunikation 11 angesteuert, welches eine Nachricht N1 aussendet. Diese Nachricht trägt, entsprechend codiert, die Information, daß die Bedingungen am Bedingungsbaustein erfüllt sind. Hier wie in den nachfolgenden Beispielen ist die Codierung der Nachricht willkürlich gewählt und lediglich beispielhaft. Die konkreten Protokolle sind natürlich vom jeweiligen Bussystem abhängig. Diese Nachricht wird von Aktionsbausteinen empfangen, die unten näher be­ schrieben sind. In Fig. 1 ist lediglich angedeutet, daß die Aktivierung des zu den Transitionen gehörenden Schritt nicht mehr vom Bedin­ gungsbaustein ausgeführt wird. In Verbindung mit konventionellen Schrittkettenbearbeitungen können die Bedingungsbausteine genutzt werden, um durch die Nachrichten das Weiterschalten von Transitionen im Schrittkettenbearbeiten zu veranlassen.

Ein Aktionsbaustein AB ist in Fig. 2 dargestellt. Der Aktionsbaustein AB empfängt über die Busleitung 29 die Nachricht N1 vom Bedingungsbaustein BB. Diese Nachricht wird in einem Empfangs- und Auswertebaustein 14 mit Nachrichten in einer Tabelle 15 verglichen. Bei Übereinstimmung zwischen der Nachricht N1 und einem Eintrag in 15 wird ein entsprechender Ausgang, beispielhaft angegeben mit A, B oder C, aktiviert. Dieses bewirkt ein Setzen oder Rücksetzen eines Schrittmerkers 18, wobei zusätzliche Eingangssignale von Sensoren oder Schaltern, beispielhaft angegeben mit 20 oder 21, berücksichtigt werden können. Das Signal an 20 kann beispielhaft zum Verriegeln eines Weiterschaltens des Schrittmerkers benutzt werden, das Signal 21 zum erzwungenen Weiterschatten von Hand. Die Verknüpfungen der Bau­ steine 16 und 17 sind nur beispielhaft angegeben.

Durch den gesetzten Schrittmerker 18 und gegebenenfalls durch zusätzliche Aktivierungen oder Parameter vom Kommunikations- und Auswertebaustein 14 wird ein Ausführungsbaustein 19 aktiviert. Dieser Baustein bewirkt im einfachsten Fall ein Setzen bzw. Rücksetzen des Ausgangs des Aktionsbausteins, wodurch beispielhaft dargestellt ein Relais 22 bzw. ein Schütz beaufschlagt wird, durch den ein nicht dargestellter Motor ein- bzw. ausgeschaltet wird. Weiterhin kann der Ausführungsbaustein 19 übliche spezielle Ansteuerungen vornehmen, wie beispielsweise das einmalige kurze Ansteuern von Relais 22 bei Setzen des Schrittmerkers, das zeitverzögerte Ansteuern, oder das Ansteuern, solange der Schrittmerker aktiv ist. Diese Möglichkeiten sind beispielhaft in der Norm IEC 1131-3 angegeben und dort mit Qua­ lifikatoren N, S, R, P, L, D, SD, DS und SL charakterisiert.

Eine vorteilhafte Erweiterung nach Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Hierbei werden durch einen zusätzlichen Kommunikations- und Auswertebaustein 23 Nachrichten ausgewertet, die ein Aktivieren des Kommunikationsbausteins 12 über ein Flipflop 24 erlauben. Dieser Baustein 23 arbeitet analog wie Baustein 14 mit einer hier nicht dargestellten Tabelle, die relevante Nachrichten enthält. Trifft eine entsprechende Nachricht N2 ein, so wird das Flipflop 24 gesetzt und erlaubt ein Arbeiten des Kommunikationsbausteins 12. Erkennt dieser zu einem beliebigen Zeitpunkt das Vorliegen der Bedingung für den Bedingungsbaustein am ODER-Glied 10, so wird die Nachricht N1 gesendet und das Flipflop 24 zurückgesetzt. Dadurch wird ein erneutes Senden von Nachrichten N1 vermieden, wenn die Bedingung vom Bedingungsbaustein BB für das Fortschalten von Schritten nicht mehr bedeutungsvoll ist und somit die Busbelastung drastisch reduziert.

Eine vorteilhafte Erweiterung des Bedingungsbausteins nach Fig. 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei wird der Schrittmerker im Bedingungsbaustein bearbeitet. Das Setzen des Schrittmerkers 18 erfolgt, wenn sowohl die Eingangsbedingungen, gegeben durch das ODER-Glied 10 als auch eine vorherige Aktivierung durch den Kommunikationsbaustein 23 erfolgte. Diese Verknüpfung ist durch das UND-Glied 11 gegeben. Die Aktivierung durch den Kommunikationsbaustein 23 erfolgt durch eine Auswertung von Nachrichten N4, die vom jeweiligen Baustein, der den Vorgänger-Schritt enthält, gesendet werden, mit Hilfe einer nicht dargestellten Tabelle, wie in Fig. 6 beschrieben. Bei Erkennung der spezifischen Nachricht wird im Kommunikationsbaustein ein Flipflop gesetzt und das UND-Glied 11 freigeschaltet. Das Setzen des Schrittmerkers 18 bewirkt nun, daß ein Kommunikationsbaustein 12 aktiviert wird, welcher eine Nachricht N3 sendet. Diese Nachricht trägt die Information, daß der jeweilige Schritt gesetzt wurde. Diese kann von anderen Bausteinen zum Rücksetzen anderer Schrittmerker und zum Ansteuern von Aktionen ausgewertet werden.

Eine vorteilhafte Erweiterung des Aktionsbausteins nach Fig. 2 ist in Fig. 5 dargestellt. Hierbei wird durch den Ausführungsbaustein 19 zusätzlich zum Ansteuern des Relais 22 eine Nachricht ausgesendet. Diese Nachricht kann genutzt werden, um anzuzeigen, daß die entsprechende Aktion des Aktionsbausteins bearbeitet wurde. Dieses kann beispielsweise angewendet werden, um verschiedene Aktionen zu synchronisieren, um ein Weiterschalten von anderen Aktionsbausteinen zu bewirken oder um die richtige Arbeitsweise des Aktionsbausteins AB zu überwachen.

Eine Variante des Aktionsbausteins nach Fig. 2 ist in Fig. 6 dargestellt. Hierbei wird die Ausführungssteuerung 19 durch den Kommunikations- und Auswertebaustein 14 angesteuert, ohne daß explizit der Schrittmerker benutzt wird. Hierdurch kann direkt das Setzen oder Rücksetzen bzw. das zeitgesteuerte Arbeiten der Ausführungssteuerung 19 durch Nachrichten beeinflußt werden. Vorteilhaft kann diese Variante angewendet werden, wenn mehrere verteilte Aktionsbausteine einem Schritt zugeordnet sind und der Schrittmerker in nur einem Aktionsbaustein enthalten ist. Die übrigen Aktionsbausteine können nach Fig. 6 ausgeführt sein und durch Nachrichten, wie beispielsweise Nachricht N3, angesteuert werden.

Desweiteren kann der Aktionsbaustein nach Fig. 6 auch sinnvoll eingesetzt werden, wenn Teile der Schrittkettenbearbeitung zusammengefaßt in einem anderen Steuerungsgerät abgearbeitet werden. In diesem Fall kann der dezentral angeordnete Aktionsbaustein durch Nachrichten der Schrittkettenbearbeitung direkt angesteuert werden. Ein Ausführungsbeispiel kann diesbezüglich darin liegen, daß eine zentrale Schrittkettenbearbeitung nach Stand der Technik genutzt wird und ein Teil der Aktionen durch dezentrale Aktionsbausteine nach Fig. 6 realisiert sind. In diesem Fall muß die zentrale Schrittkettenbearbei­ tung bei aktiven Schritten, die eine verteilte Aktion beeinflussen, Nachrichten generieren, die von den dezentralen Aktionsbausteinen ausgewertet werden. Eine weitere sinnvolle Anwendung ist gegeben, wenn diese Aktionsbausteine mit Bedingungsbausteinen nach Fig. 4 kombiniert werden und demzufolge die Bearbeitung der Schrittmerker ausschließlich in den Bedingungsbausteinen erfolgt.

Bausteine der oben beschriebenen Art für die Ablaufsteuerung eines technischen Prozesses befinden sich, wie in Fig. 7 dargestellt, in meh­ reren, räumlich entfernt voneinander angeordneten Steuereinheiten 31, 32, 33, die gemeinsam einer Ablaufsteuerung zugeordnet sind. Die Steuereinheiten 31, 32, 33 die vorzugsweise programmierbare Steuerun­ gen sind, stehen über einen Bus 29, z. B. einen seriellen, miteinander in Verbindung. Die Steuereinheiten 31, 32, 33 arbeiten bei der Ausfüh­ rung des Prozesses zusammen, d. h. Bedingungsbausteine und Aktions­ bausteine können in den Steuereinheiten 31, 32, 33 zugleich arbeiten, wenn dies vom Prozeß verlangt wird. In den Steuereinheiten 31, 32 sind jeweils Bedingungsbausteine vorhanden, von denen zur Erläute­ rung der Wirkungsweise nur jeweils einer in jeder Steuereinheit dar­ gestellt ist. Diese Bedingungsbausteine sind jeweils mit BB, BB' in den Steuereinheiten bezeichnet. Die Steuereinheiten 32, 33 enthalten auch Aktionsbausteine, wie sie vom Prozeß benötigt werden. In den Steuereinheiten sind nur jeweils die mit AB, AB' bezeichneten Aktions­ bausteine dargestellt. Weiterhin sind in den Steuereinheiten 31, 32 an den Bedingungsbausteinen jeweils Eingänge dargestellt, die an Senso­ ren des Prozesses angeschlossen aber nicht näher bezeichnet sind, da die entsprechenden Eingänge im Zusammenhang mit dem Bedingungsbaustein BB näher beschrieben sind. Auch die Aktionsbau­ steine AB, AB' sind mit nicht näher bezeichneten Eingängen versehen, deren Zweck und Wirkung im Zusammenhang mit dem Aktionsbaustein AB beschrieben ist.

Die Verbindung der Bedingungsbausteine BB, BB' mit dem Bus 29 und den Aktionsbausteinen AB, AB' in der jeweiligen Steuereinheit 31, 32, 33 ist durch weitere, nicht näher bezeichnete Pfeile dargestellt. Die Aktionsbausteine AB, AB' sind jeweils mit Aktoren im Prozeß und mit dem Bus 29 verbunden, was ebenfalls symbolisch durch nicht näher bezeichnete Pfeile dargestellt ist.

Es sei angenommen, daß der Bedingungsbaustein BB in der Steuereinheit 31 aufgrund der Signale an seinen Eingängen festgestellt hat, daß alle Bedingungen für die Transition erfüllt sind. Dann gibt der Bedingungsbaustein BB eine entsprechende Nachricht aus. Diese Nachricht gelangt über den Bus 29 zu den Aktionsbausteinen AB, AB'. In den Aktionsbausteinen AB, AB' ist jeweils vorgegeben, ob ein Schrittwechsel vorgenommen werden muß und in welcher Art und Weise Aktoren betätigt werden müssen. Die Aktionsbausteine AB, AB' werten die vom Bedingungsbaustein BB gesendete Nachricht aus, indem sie feststellen, ob das Ergebnis der Transition sie zum Setzen bzw. Rücksetzen des Schrittmerkers und zur Ansteuerung von Aktoren veranlaßt.

Es sei angenommen, daß der Aktionsbaustein AB' aufgrund der vom Bedingungsbaustein BB ausgegebenen Ergebnisses eine Aktion einleiten muß. Sobald der Aktionsbaustein AB' festgestellt hat, daß er eine Aktion steuern muß, verarbeitet er die weiteren an seinen Eingängen anstehenden Signale und gibt in Abhängigkeit vom Ergebnis Steuersignale an Aktoren aus. Die Aktoren werden vielfach mit Sensoren überwacht, die melden, wenn der entsprechende Aktor eine Aktion ausgeführt hat. Die Sensorsignale werden wiederum von den Bedingungsbausteinen BB, BB' verarbeitet.

Je nach dem Aufbau des Aktionsbausteins wird nach der Bearbeitung oder Beendigung einer Aktion auch eine Meldung vom Aktionsbaustein auf den Bus 29 übertragen. Diese Meldung aktiviert z. B. einen Be­ dingungsbaustein zur Verknüpfung der an seinen Eingängen anstehenden Signale. Die Bedingungsbausteine BB, BB' werten die Meldungen z. B. des Aktionsbausteins AB' aus. Einer oder mehrere Bedingungsbausteine führen dann die Verknüpfungsaufgaben aus und melden das Ergebnis in Verbindung mit dem zugeordneten Schritt über den Bus den Aktionsbausteinen AB, AB'.

Zur Ausführung eines Schrittablaufs arbeiten die in Fig. 7 darge­ stellten Bausteine z. B. wie folgt zusammen: Der Bedingungsbaustein BB' erkennt, daß alle Bedingungen seiner Eingänge erfüllt und sendet eine entsprechende Nachricht auf den Bus 29. Der Aktionsbaustein AB in der Steuereinheit erfaßt diese Nachricht und setzt seinen Schrittmerker zu­ rück (ob über Bus oder über internen Speicher ist für das Prinzip un­ erheblich). Der Aktionsbaustein AB' in der Steuereinheit 33 erkennt ebenfalls die Nachricht und setzt seinen Schrittmerker und steuert eine entsprechende Aktion. Nach Beendigung der Aktion sendet der Aktions­ baustein AB' auf den Bus 29. Diese Nachricht aktiviert den Bedingungs­ baustein BB, der daraufhin seine Eingangsbedingungen überwacht. Wenn diese erfüllt sind, dann sendet der Bedingungsbaustein BB eine dementsprechende Nachricht. Der Aktionsbaustein AB erkennt diese, setzt Schrittmerker und führt eine entsprechende Aktion aus. Der Akti­ onsbaustein AB' erkennt die Nachricht ebenfalls, setzt Schrittmerker zurück und stoppt die Aktion (beispielsweise zeitverzögert). Anschlie­ ßend kann ein Zyklus erneut erfolgen, um weitere Schritte zu aktivie­ ren und Aktionen auszuführen.

Neben den in der Reihenfolge der Schrittkette nacheinander auszuführenden Schritten gibt es Alternativverzweigungen, Alternativzusammenführungen und Parallelverzweigungen sowie Parallelzusammenführungen.

Bei einer Alternativverzweigung sind einem Schritt zwei mögliche Transitionen zugeordnet. Folgt z. B. auf die vom Aktionsbaustein AB' durchgeführte Aktion eine Alternativverzweigung, wird diese von den entsprechenden Bedingungsbausteinen, z. B. BB und BB' realisiert. Einer der Bedingungsbausteine BB bzw. BB' stellt fest, welche Bedingung erfüllt ist, und regt über eine entsprechende Nachricht den für die zugeordnete Aktion vorgesehenen Aktionsbaustein an. Bei einer Alternativzusammenführung werden an zwei Meldungen über ausgeführte Aktionen von einem entsprechend angeregten Bedingungsbaustein weiterverarbeitet.

Bei einer Parallelverzweigung werden von einem Bedingungsbaustein zwei Aktionsbausteine zur Prüfung der an ihren Eingängen anstehenden Signale zum entsprechenden Setzen der Schrittmerker und zur Ausführung der entsprechenden Aktionen beaufschlagt.

Eine Parallelzusammenführung besteht darin, daß von zwei Aktionsbausteinen, die Aktionen gesteuert haben, ein Bedin­ gungsbaustein mit zwei Eingängen für Meldungen von Aktions­ bausteinen angeregt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die beiden Aktionsbausteine jeweils Nachrichten über ihre Abarbeitung direkt an einen dritten Aktionsbaustein senden, der auf beide Nachrichten wartet und nur dann seinen Schrittmerker setzt, wenn beide Nachrichten eingetroffen sind.

Bei Verzweigungen und Zusammenführungen mit mehr als zwei Pfaden gelten die Aussagen natürlich sinngemäß angewendet auf die entsprechende Anzahl von Bausteinen. Eine Alternativverzweigung beispielsweise in drei Schritte bedeutet, daß nach einem Aktionsbaustein mindestens drei Bedingungsbausteine Bedingungen prüfen und einer von ihnen ein Weiterschalten bewirkt.

In den Steuereinheiten 31, 32 sind Überwachungsbausteine 30, 30' vorhanden, die die Übertragung von Nachrichten auf den Bus 29 überwachen. Wenn innerhalb einer vorgebbaren Zeitgrenze auf den Bus 29 keine Meldung von einem Bedingungs- oder Aktionsbaustein übertragen wird, bedeutet dies, daß eine Störung oder Unterbrechung des Prozeßablaufs vorliegt. Dies wird von den Bausteinen 30, 30' gemeldet.

Die dabei ausgesendete Nachricht kann beispielsweise direkt von Aktionsbausteinen ausgewertet werden, wobei ein Rücksetzen der Aktoren bewirkt werden kann.

Claims (11)

1. Verfahren zur Ablaufsteuerung eines industriellen Prozesses mittels Schrittketten, deren Schritte jeweils von Eingangsbedingungen abhängen, die von Bedingungs­ bausteinen geprüft werden und in diesen Schritten Aktionsbausteine aktiviert werden, welche Aktoren des Prozesses ansteuern, die mit räumlich verteilt angeordneten Steuereinheiten verbunden sind, wobei die Bedingungsbausteine und die Aktions­ bausteine verteilt auf die Steuereinheiten und dort selbständig ablauffähig sind und die Bedingungsbausteine nach Beendigung der jeweiligen Prüfung der Eingangsbedingun­ gen deren Ergebnisse mit Steuerfunktionen zum Aktivieren und/oder Deaktivieren und Daten zur Übergabe von Parametern an die Aktionsbausteine senden, die diese Steuerfunktionen derart auswerten, daß bei der Erfüllung der jeweiligen Eingangsbedin­ gungen Steuersignale an die Aktoren ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen Steuerinformationen Überwachungszeiten, Betriebsmodi sowie Qualifikationen umfassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktionsbausteine jeweils nach Ausführung einer Aktion dies den Bedingungs­ bausteinen durch eine Meldung mitteilen.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungs- und Aktionsbausteine Informationen zum Verhalten anderer Bausteine enthalten, daß die Informationen verglichen werden und daß bei Nichtüber­ einstimmung eine Korrektur oder Störungsbehandlung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Aktionsbausteinen nach Bearbeitung oder Beendigung der Aktionen ausgesendeten Meldungen Nachrichten über einen prinzipiell möglichen Schrittwechsel enthalten.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktionsbausteine zusätzliche Prozeßeingänge haben, die von den Aktionsbausteinen auf Vorliegen von Bedingungen geprüft werden, bevor oder während die zugeordneten Aktionen ausgeführt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der daß in jeder Steuereinheit ein Baustein vorgesehen ist, der die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übertragungen zwischen den verschiedenen Steuereinheiten überwacht und die jeweilige Steuereinheit stillsetzt oder eine Störungsbehandlung startet, wenn innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne keine Übertragung von Nachrichten stattgefunden hat.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aktionsbausteinen jeweils Schrittspeicher, vorhanden sind, die in Abhängigkeit vom Inhalt der von den Bedingungsbausteinen ausgesendeten Informationen gesetzt oder zurückgesetzt werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bedingungsbausteinen jeweils Schrittspeicher vorhanden sind, deren Inhalt zur gezielten Auswahl der für die jeweiligen Schritte bestimmten Aktoren ausgewertet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in den Bedingungsbausteinen als auch in den Aktionsbausteinen Schrittspeicher vorgesehen sind, die in gleicher Weise bei dem jeweils den Speichern zugeordneten Schritten gesetzt und miteinander verglichen werden.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungs- und Aktionsbausteine (BB, AB) kombiniert mit konventionellen, zentralen Schrittkettenbearbeitungen einge­ setzt werden.