DE29622133U1 - Automation device - Google Patents

Automation device

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Description

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BeschreibungDescription

AutomatisierungsgerätAutomation device

Die Erfindung betrifft ein Automatisierungsgerät, welchem Software-Funktionsbausteine eines Steuerprogramms zuführbar sind, welches das Automatisierungsgerät während eines Steuerbetriebs zyklisch und/oder interruptgesteuert bearbeitet, wobei die Software-Funktionsbausteine ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar ausgebildet sind.The invention relates to an automation device to which software function blocks of a control program can be fed which the automation device processes cyclically and/or interrupt-controlled during a control operation, whereby the software function blocks are designed to be loadable and to be integrated into the control program during its runtime.

Ein Automatisierungsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus dem Siemens-Katalog ST 70, Ausgabe 1995, bekannt. Ein Anwender erstellt mit einem Programmiergerät ein Programm zur Steuerung eines technischen Prozesses, das Software-Funktionsbausteine, z. B. in Form von Organisationsbausteinen, Programmbausteinen und Instanzdatenbausteinen, umfaßt. Das Automatisierungsgerät ist mit dem Programmiergerät über ein Bussystem verbunden, über welches das Programmiergerät das Steuerprogramm in das Automatisierungsgerät überträgt.An automation device with the features of the generic term of claim 1 is known from the Siemens catalog ST 70, edition 1995. A user uses a programming device to create a program for controlling a technical process, which includes software function blocks, e.g. in the form of organization blocks, program blocks and instance data blocks. The automation device is connected to the programming device via a bus system, via which the programming device transfers the control program to the automation device.

Häufig ist es erforderlich, daß Software-Funktionsbausteine eines Steuerprogramms von einem Automatisierungsgerät eines FertigungsStandortes oder aus einem Software-Pool dieses Fertigungsstandortes in ein Automatisierungsgerät eines anderen Fertigungsstandortes zu übertragen sind. Insbesondere wenn die Fertigungsstandorte sehr weit voneinander entfernt sind, z. B. wegen einer Globalisierung von Fertigungsaktivi-0 täten, werden diese Software-Funktionsbausteine über dasIt is often necessary to transfer software function blocks of a control program from an automation device at a production site or from a software pool at this production site to an automation device at another production site. In particular if the production sites are very far apart, e.g. due to globalization of production activities, these software function blocks are transferred via the

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globale Netzwerk „INTERNET" übertragen. Dazu sind Server mit geeigneten Kommunikationsschnittstellen notwendig, die einerseits das INTERNET-Kommunikationsprotokoll und andererseits das Kommunikationsprotokoll der Automatisierungsgeräte ermögliehen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Protokolle und der Architektur der Automatisierungsgeräte ist eine Einbindung der Software-Funktionsbausteine zur Laufzeit des Steuerprogramms nicht möglich, insbesondere dann nicht, wenn Automatisierungsgeräte unterschiedlicher Hersteller mit diesen Software-Funktionsbausteinen zu versorgen sind.global network "INTERNET". For this purpose, servers with suitable communication interfaces are required, which on the one hand enable the INTERNET communication protocol and on the other hand the communication protocol of the automation devices. Due to these different protocols and the architecture of the automation devices, it is not possible to integrate the software function blocks during the runtime of the control program, especially if automation devices from different manufacturers are to be supplied with these software function blocks.

In der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung 296 00 609.2 wird ein Automatisierungsgerät für einen Einsatz in einem global verteilten Automatisierungsverbund vorgeschlagen. Dazu sind die Software-Funktionsbausteine des Automatisierungsgerätes objektorientiert ausgebildet und über das INTERNET und eine INTERNET-Kommunikationsschnittstelle des Automatisierungsgerätes in dieses ladbar und ferner ist dazu das Automatisierungsgerät versehen mit einem Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Object-Engine-System), das zur Einbindung der Software-Funktionsbaustein-Objekte und zur Bearbeitung des Steuerprogramms vorgesehen ist.In the German utility model application 296 00 609.2, an automation device is proposed for use in a globally distributed automation network. For this purpose, the software function blocks of the automation device are designed in an object-oriented manner and can be loaded into the automation device via the INTERNET and an INTERNET communication interface of the automation device. Furthermore, the automation device is provided with a software function block execution system (PLC object engine system) which is intended for integrating the software function block objects and for processing the control program.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Automatisierungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches für einen Einsatz in einem global verteilten Automatisierungsverbund geeignet ist. Darüber hinaus ist ein Programmiergerät sowie ein intelligentes Feldgerät anzugeben, welche für einen Einsatz in einem global verteilten Automatisierungsverbund geeignet sind.The present invention is based on the object of creating an automation device of the type mentioned at the beginning, which is suitable for use in a globally distributed automation network. In addition, a programming device and an intelligent field device are to be specified, which are suitable for use in a globally distributed automation network.

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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Automatisierungsgerät durch ein Automatisierungsgerät der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen, im Hinblick auf ein Programmiergerät bzw. intelligentes FeIdgerät durch die in den Merkmalen des Anspruchs 5 bzw. des Anspruchs 9 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved with regard to the automation device by an automation device of the type mentioned at the outset with the measures specified in the characterizing part of claim 1, with regard to a programming device or intelligent field device by the measures specified in the features of claim 5 or claim 9.

Vorteilhaft ist, daß das Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Object-Engine-System) für das Automatisierungsgerät, das Programmiergerät sowie für das intelligente Feldgerät einheitlich ist, wodurch ein durchgängiges Automatisierungssystem geschaffen wird. Darüber hinaus sind Steuerprogramme einfach zu modellieren und zu implementieren.It is advantageous that the software function block execution system (PLC object engine system) is uniform for the automation device, the programming device and the intelligent field device, thus creating a consistent automation system. In addition, control programs are easy to model and implement.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden nachfolgend die Erfindung, deren Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.The invention, its embodiments and advantages are explained in more detail below with reference to the drawing, in which an embodiment of the invention is shown.

Es zeigenShow it

Figur 1 ein universelles, verteiltes Automatisie-Figure 1 a universal, distributed automation

rungs- und Management-Engineering- und Informations-System in schematischer Darstelration and management engineering and information system in schematic representation

lung undand

Figuren 2 und 3 Software-Funktionsbaustein-AblaufsystemeFigures 2 and 3 Software function block sequence systems

(PLC-Object-Engine-Systerne).(PLC Object Engine Systems).

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Zwei Fertigungsstandorte 1 und 2 eines global verteilten Automatisierungsverbundes sind über ein an sich bekanntes globales Netzwerk „INTERNET" 3 miteinander verbunden, wobei geeignete Einrichtungen 4, 5 vorgesehen sind, die verhindern, daß Unberechtigte Daten in die datenverarbeitenden Komponenten der Fertigungsstandorte 1, 2 übertragen. Die Fertigungsstandorte 1, 2 umfassen mehrere jeweils mit einer INTERNET-Kommunikationsschnittstelle versehene Geräte in Form von Automatisierungsgeräten 6, Programmiergeräten 7, Bedien- und Beobachtungsgeräten 8 und Workstations 9. Diese INTERNET-Kommunikationsschnittstellen ermöglichen eine TCP/IP-Protokoll-Kommunikation der Geräte untereinander. Es ist eine wesentliche Anforderung an ein Automatisierungsgerät, das während eines Steuerbetriebs ein aus mehreren Software-Funktionsbausteinen gebildetes Steuerprogramm zyklisch und/oder interruptgesteuert bearbeitet, daß diese Software-Funktionsbausteine ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar ausgebildet sind. Damit diese Anforderung erfüllt ist und die Software-Funktionsbausteine über das INTERNET und die INTERNET-Kommunikationsschnittstelle direkt in ein Automatisierungsgerät ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar sind, sind die Software-Funktionsbausteine objektorientiert ausgebildet. Die Software-Funktionsbausteine sind über das INTERNET dynamisch ladbar und erweiterbar, und das Automatisierungsgerät ist mit einer Software-Funktionsbaustein-Ablaufsteuerung (PLC-Object-Engine-System) versehen, die diese Software-Funktionsbausteine in das Steuerprogramm einbindet und während des Steuerbetriebs bearbeitet.Two production sites 1 and 2 of a globally distributed automation network are connected to one another via a known global network "INTERNET" 3, whereby suitable devices 4, 5 are provided to prevent unauthorized persons from transferring data to the data processing components of the production sites 1, 2. The production sites 1, 2 comprise several devices, each provided with an INTERNET communication interface, in the form of automation devices 6, programming devices 7, operating and monitoring devices 8 and workstations 9. These INTERNET communication interfaces enable TCP/IP protocol communication between the devices. It is an essential requirement for an automation device that processes a control program made up of several software function blocks cyclically and/or interrupt-controlled during control operation that these software function blocks are designed to be loadable and to be integrated into the control program during runtime. In order to meet this requirement and so that the software function blocks can be loaded directly into an automation device via the INTERNET and the INTERNET communication interface and integrated into the control program during runtime, the software function blocks are designed to be object-oriented. The software function blocks can be dynamically loaded and expanded via the INTERNET, and the automation device is equipped with a software function block sequence control (PLC object engine system) that integrates these software function blocks into the control program and processes them during control operation.

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Eine Programmiersprache, die einen objektorientierten Code aus einer Quellsprache erzeugt und für einen Einsatz im INTERNET vorgesehen ist, ist aus dem Buch „Java!", Tim Ritchey, published 1995 by New Riders Publishing, bekannt. Dort ist eine Quellsprache „JAVA C" beschrieben, aus der ein objektorientierter Java-Bytecode erzeugbar ist. Weitere vorteilhafte Eigenschaften dieses Sprachmittels sind insbesondere die Portabilität des Codes sowie die Mechanismen zur Fehlerbehandlung. Durch die Portabilität des Codes wird sichergestellt, daß ein Automatisierungsgerät mit einer Ablaufsteuerung in Form eines Java-Bytecode-Interpreters 10 unabhängig von einer Prozessor-Hardware-Architektur 11 des Automatisierungsgerätes (herstellerunabhängig) die dem Automatisierungsgerät über das INTERNET zugeführten Java-Funktionsbausteine bearbeiten kann. Aus Gründen der Performance ist es allerdings vorteilhaft, das Automatisierungsgerät mit einem Java-Prozessor 12 zu versehen, der den Java-Code direkt verarbeitet.A programming language that generates an object-oriented code from a source language and is intended for use on the INTERNET is known from the book "Java!", Tim Ritchey, published in 1995 by New Riders Publishing. It describes a source language "JAVA C" from which an object-oriented Java bytecode can be generated. Other advantageous properties of this language are in particular the portability of the code and the error handling mechanisms. The portability of the code ensures that an automation device with a sequence control in the form of a Java bytecode interpreter 10 can process the Java function blocks supplied to the automation device via the INTERNET independently of a processor hardware architecture 11 of the automation device (independent of the manufacturer). For performance reasons, however, it is advantageous to equip the automation device with a Java processor 12 that processes the Java code directly.

Die Programmierung der objektorientierten Software-Funktionsbausteine erfolgt durch die jeweiligen Programmiergeräte 7 (Figur 1) der Fertigungsstandorte 1, 2 oder durch ein ebenfalls an das INTERNET angeschlossenes Programmiergerät 14. Neben den Bedien- und Beobachtungsgeräten 8 und den Workstations 9 sind diese Programmiergeräte 8, 14 Bestandteile des Management-Engineering-Systems. Die Programmiergeräte führen diese Softwarebausteine den entsprechenden Automatisierungsgeräten über die jeweilige INTERNET-Kommunikationsschnittstelle und das INTERNET zu. Für den Fall, daß z. B.The programming of the object-oriented software function blocks is carried out by the respective programming devices 7 (Figure 1) of the production locations 1, 2 or by a programming device 14 that is also connected to the INTERNET. In addition to the operating and monitoring devices 8 and the workstations 9, these programming devices 8, 14 are components of the management engineering system. The programming devices supply these software blocks to the corresponding automation devices via the respective INTERNET communication interface and the INTERNET. In the event that, for example,

Bausteine geändert werden müssen, überträgt zunächst dasBlocks need to be changed, first transfer the

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Automatisierungsgerät 6 oder ein Server 13 einem der Programmiergeräte 7 den entsprechenden Software-Funktionsbaustein über das INTERNET. Schließlich ergänzt bzw. modifiziert das Programmiergerät 7 diesen Baustein und kann ihn wieder in eines der Automatisierungsgeräte übertragen. Das Programmiergerät ist ferner mit einem Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Ob j ect -Engine -System,· Bos, ExE, Wd, 10) versehen, das zur Simulation des Steuerprogramms vorgesehen ist.Automation device 6 or a server 13 sends the corresponding software function block to one of the programming devices 7 via the INTERNET. Finally, the programming device 7 supplements or modifies this block and can transfer it back to one of the automation devices. The programming device is also equipped with a software function block execution system (PLC object engine system, Bos, ExE, Wd, 10) that is intended for simulating the control program.

Um in Automatisierungssystemen hohen Ausbaugrades die Anzahl der in ein Automatisierungsgerät eingebauten Ein- und Ausgabekomponenten zu verringern, werden dezentrale Subsysteme, z. B. in Form von intelligenten Feldgeräten, eingesetzt. Das verteilte Automatisierungs- und Management-Engineering-System weist ein hier nicht dargestelltes intelligentes Feldgerät auf, welchem mindestens ein Software-Funktionsbaustein eines Steuerprogramms zuführbar ist, welches das Feldgerät während eines Steuerbetriebs zyklisch und/oder interruptgesteuert bearbeitet, wobei der Software-Funktionsbaustein ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar ausgebildet ist. Die Software-Funktionsbausteine sind objektorientiert ausgebildet und über das INTERNET und eine INTERNET-Kommunikationsschnittstelle des Feldgerätes in dieses ladbar, wobei das Feldgerät ein Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Object-Engine-System,- Bos, ExE, Wd, 10) zur Einbindung des Software-Funktionsbausteins SFOl ... SF04 und Bearbeitung des Steuerprogramms aufweist.In order to reduce the number of input and output components built into an automation device in automation systems with a high level of expansion, decentralized subsystems, e.g. in the form of intelligent field devices, are used. The distributed automation and management engineering system has an intelligent field device (not shown here) to which at least one software function block of a control program can be fed, which processes the field device cyclically and/or interrupt-controlled during control operation, whereby the software function block is designed to be loadable and to be integrated into the control program during runtime. The software function blocks are object-oriented and can be loaded into the field device via the INTERNET and an INTERNET communication interface, whereby the field device has a software function block execution system (PLC Object Engine System, Bos, ExE, Wd, 10) for integrating the software function block SFOl... SF04 and processing the control program.

Im folgenden wird auf Figur 2 und 3 verwiesen, in denen ein Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Object-Engine-In the following, reference is made to Figures 2 and 3, in which a software function block execution system (PLC Object Engine)

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System) eines Automatisierungsgerätes und/oder eines intelligenten Feldgerätes und/oder eines Programmiergerätes {zur Simulation eines Steuerprogramms) dargestellt ist. Es ist zunächst angenommen, daß ein Steuerprogramm zyklisch zu bearbeiten ist (Figur 2), was bedeutet, daß unabhängig von den Signalzuständen von Prozeßein- und -ausgängen eines zu steuernden technischen Prozesses z. B. die CPU eines Automatisierungsgerätes zyklischSystem) of an automation device and/or an intelligent field device and/or a programming device (for simulating a control program). It is initially assumed that a control program is to be processed cyclically (Figure 2), which means that, regardless of the signal states of process inputs and outputs of a technical process to be controlled, for example the CPU of an automation device is cyclically

a. die Signalzustände der Prozeßeingänge abfragt und in einem Prozeßabbild der Eingänge hinterlegt,a. queries the signal states of the process inputs and stores them in a process image of the inputs,

b. entsprechend den Vorgaben des zu bearbeitenden Steuerprogramms dieses schrittweise abarbeitet undb. processes the control program to be processed step by step in accordance with the specifications of the program and

c. die errechneten Signalzustände in einem Prozeßabbild der Ausgänge hinterlegt, wobei diese Signalzustände von dort zu den Prozeßausgängen gelangen.c. the calculated signal states are stored in a process image of the outputs, from where these signal states are passed on to the process outputs.

Wesentliche Bestandteile des Software-Funktionsbaustein-Ablauf systems sind objektorientiert programmierte Einheiten in Form eines Bootstraps Bos, eines Ein-/Ausgabe-Moduls 10, eines Exe-Engine-Objekts ExE und eines Watchdogs Wd. Der Watchdog Wd braucht selbstverständlich nicht als Softwaremodul ausgebildet sein, sondern kann hardwaremäßig verwirklicht werden. In einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Einheiten Exe-Engine-Objekt ExE und Watchdog Wd sogenannte „threads". Die Funktions- und Wirkungsweise eines „threads" ist aus der Druckschrift „Supporting Microsoft Windows 95, Student Workbook", 07/95, der Fa. Microsoft bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden. In der Bootstrap-Einheit Bos sind eine Klasse von Software-Funktionsbausteinen und eine Klasse vonThe main components of the software function block sequence system are object-oriented programmed units in the form of a bootstrap Bos, an input/output module 10, an exe engine object ExE and a watchdog Wd. The watchdog Wd does not need to be designed as a software module, but can be implemented in hardware. In a practical embodiment of the invention, the units exe engine object ExE and watchdog Wd are so-called "threads". The function and operation of a "thread" is known from the publication "Supporting Microsoft Windows 95, Student Workbook", 07/95, from Microsoft and therefore does not need to be explained in more detail. The bootstrap unit Bos contains a class of software function blocks and a class of

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Ein-/Ausgabe-Modulen hinterlegt. Diese Klassen werden z. B. von einem Anwender entsprechend den Vorgaben einer zu lösenden Steuerungsaufgabe auf einem Programmiergerät erstellt und &zgr;. B. in ein Automatisierungsgerät oder in ein Feldgerät übertragen. Die Bootstrap-Einheit Bos erzeugt vor Beginn des Steuerbetriebes aus der Klasse Software-Funktionsbausteine Software-Funktionsbaustein-Objekte und aus der Klasse Ein-/Ausgabe-Module Ein-/Ausgabe-Modul-Objekte. Im vorliegenden Beispiel sind lediglich vier Software-Funktionsbaustein-Objekte SFOl ... SF04 und ein Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt IO dargestellt, in welchem ein Prozeßabbild von Ein- und Ausgängen hinterlegt ist und welchem Signalzustände von Prozeßeingängen des technischen Prozesses zuführbar sind und durch welches Signalzustände Prozeßausgängen dieses technisehen Prozesses zuführbar sind. Ferner führt die Bootstrap-Einheit Bos zu Beginn des Steuerbetriebs dem Exe-Engine-Objekt ExE eine Liste der zu bearbeitenden Software-Funktionsbaustein-Objekte SFOl ... SF04 zu. Zu Beginn des Steuerbetriebes überträgt die Bootstrap-Einheit Bos eine Nachricht Nas (Methodenaufruf), wodurch das Exe-Engine-Objekt ExE gestartet wird. In einem ersten Bearbeitungsschritt führt das Exe-Engine-Objekt SxE dem Watchdog Wd eine Nachricht Naw zu, was bewirkt, daß der Watchdog Wd die Zykluszeit des Exe-Engine-Objekt s ExE überwacht. Für den Fall, daß das Exe-Engine-Objekt ExE die vorgesehene Zykluszeit überschreitet, setzt der Watchdog Wd das Exe-Engine-Objekt ExE zurück, indem der Watchdog Wd dem Exe-Engine-Objekt ExE eine Nachricht Nar überträgt. Ferner setzt der Watchdog Wd im Falle der Zykluszeitüberschreitung die Ausgänge des Prozeßabbildes und die Prozeßausgänge zurück, wobei der Watchdog Wd dazu demInput/output modules are stored. These classes are created, for example, by a user on a programming device in accordance with the specifications of a control task to be solved and transferred, for example, to an automation device or a field device. Before the start of control operation, the bootstrap unit Bos creates software function block objects from the software function block class and input/output module objects from the input/output module class. In the present example, only four software function block objects SFOl ... SF04 and one input/output module object IO are shown, in which a process image of inputs and outputs is stored and to which signal states of process inputs of the technical process can be fed and through which signal states process outputs of this technical process can be fed. Furthermore, at the start of control operation, the bootstrap unit Bos supplies the Exe-Engine object ExE with a list of the software function block objects SFOl ... SF04 to be processed. At the start of control operation, the bootstrap unit Bos transmits a message Nas (method call), which starts the Exe-Engine object ExE. In a first processing step, the Exe-Engine object SxE supplies the watchdog Wd with a message Naw, which causes the watchdog Wd to monitor the cycle time of the Exe-Engine object ExE. In the event that the Exe-Engine object ExE exceeds the specified cycle time, the watchdog Wd resets the Exe-Engine object ExE by transmitting a message Nar to the Exe-Engine object ExE. Furthermore, in the event of a cycle time exceedance, the Watchdog Wd resets the outputs of the process image and the process outputs, whereby the Watchdog Wd

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Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt IO eine Nachricht Nia zuführt.
Nachdem das Exe-Engine-Objekt ExE den Watchdog Wd gestartet hat, nimmt das Exe-Engine-Objekt ExE den Steuerbetrieb auf und führt zunächst einen Bearbeitungszyklus aus, welcher die Schritte umfaßt:Input/output module object IO feeds a message to Nia.
After the Exe-Engine object ExE has started the watchdog Wd, the Exe-Engine object ExE starts the control operation and first executes a processing cycle which includes the following steps:

A) Aktualisieren der Eingänge des Prozeßabbildes, indem das Exe-Engine-Objekt ExE die Eingangssignalzustände des
ProzeSabbildes aus dem Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt IO ausliest, wobei die Signalzustände durch einen Methodenaufruf Nae zwischen den Objekten ausgetauscht werden,A) Updating the inputs of the process image by having the Exe Engine object ExE update the input signal states of the
process image from the input/output module object IO, whereby the signal states are exchanged between the objects by a method call Nae,

B) Bearbeiten jeweils eines Bearbeitungsschrittes der Software-Funktionsbaustein-Objekte SFOl ... SF04, wobei das Exe-Engine-Objekt ExE entsprechende Methodenaufrufe NSFl . . . NSF4 den Software-Funktionsbausteiii-Objekten SFOl . . . SF04 zuführt, die Software-Funktionsbaustein-Objekte SFOl ... SF04 über Methodenaufrufe Nso auf das Prozeßabbild des Ein-/Ausgabe-Modul-Objekts IO zugreifen, und schließlichB) Processing one processing step of the software function block objects SFOl ... SF04, whereby the Exe engine object ExE supplies the corresponding method calls NSFl . . . NSF4 to the software function block objects SFOl . . . SF04, the software function block objects SFOl ... SF04 access the process image of the input/output module object IO via method calls Nso, and finally

C) Aktualisieren der Ausgänge des Prozeßabbildes, indem das Exe-Engine-Objekt ExE die Ausgänge des Prozeßabbildes im Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt IO einschreibt, wobei wiederum die Signalzustände durch einen Methodenaufruf Naa zwischen den Objekten ausgetauscht werden.C) Updating the outputs of the process image by having the Exe Engine object ExE write the outputs of the process image into the input/output module object IO, whereby in turn the signal states are exchanged between the objects by a method call Naa.

Das Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt IO versorgt über geeignete
Schnittstellen die Prozeßausgänge des zu steuernden technischen Prozesses und - wie beschrieben - die Software-Funktionsbaustein-Objekte SFOl ... SF04 mit den Ein- und Ausgangs
signal zuständen des Prozeßabbildes.The input/output module object IO provides suitable
Interfaces the process outputs of the technical process to be controlled and - as described - the software function block objects SFOl ... SF04 with the input and output
signal states of the process image.

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Es wird nun der Fall angenommen, daß ein Steuerprogramm interruptgesteuert zu bearbeiten ist (Figur 3), was bedeutet, daß im Falle von Signalzustandsanderungen an einem der Prozeßeingänge eines zu steuernden technischen Prozesses unverzüglich geeignete Steuermaßnahmen zu ergreifen sind. Die in den Figuren 2 und 3 gleichen Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im folgenden werden nur die Unterschiede zu der zyklischen Bearbeitung des Steuerprogramms beschrieben {Figur 2). Im Falle der interruptgesteuerten Bearbeitung des Steuerprogramms überträgt die Bootstrap-Einheit Bos zu Beginn des Steuerbetriebs dem Exe-Engine-Objekt ExE nicht wie im Falle einer zyklischen Bearbeitung die Liste der zu bearbeitenden Software-Funktionsbaustein-Objekte, sondern eine Liste von „aufzurufenden" Software-Funktionsbaustein-Objekten pro Prozeßeingang. Das bedeutet, jedem Prozeßeingang ist ein Software-Funktionsbaustein-Objekt zugeordnet und bei einer Signalzustandsanderung an einem Prozeßeingang ist das diesem Eingang zugeordnete Software-Funktionsbaustein-Objekt zu starten. Im Unterschied zur zyklischen Bearbeitung im Hinblick auf den Bearbeitungsschritt B) führt das Exe-Engine-Objekt ExE während des Bearbeitungszyklus einen Schritt B*) aus, welcher umfaßt: B*)Feststellen von Signalzustandsanderungen an den Eingängen des Prozeßabbildes und Bearbeiten der diesen Eingängen zugeordneten Software-Funktionsbaustein-Objekte.We now assume that a control program is to be processed in an interrupt-controlled manner (Figure 3), which means that in the event of signal state changes at one of the process inputs of a technical process to be controlled, suitable control measures must be taken immediately. The parts that are the same in Figures 2 and 3 are provided with the same reference symbols. In the following, only the differences to the cyclic processing of the control program are described (Figure 2). In the case of interrupt-controlled processing of the control program, the bootstrap unit Bos does not transfer the list of software function block objects to be processed to the Exe engine object ExE at the start of the control operation, as in the case of cyclic processing, but rather a list of software function block objects to be called up per process input. This means that a software function block object is assigned to each process input and when the signal state at a process input changes, the software function block object assigned to this input is to be started. In contrast to cyclic processing with regard to processing step B), the Exe engine object ExE carries out a step B*) during the processing cycle, which includes: B*) Determining signal state changes at the inputs of the process image and processing the software function block objects assigned to these inputs.

Durch die Erfindung wird ein durchgängiges Automatisierungssystem geschaffen, das einen weltweiten Betrieb ermöglicht. Die aus dem Stand der Technik bekannte weitgehende Entkopp-The invention creates a consistent automation system that enables worldwide operation. The extensive decoupling known from the state of the art

GR 96 G 4474 DEGR 96 G 4474 EN

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lung von Automatisierungsgeräten und Standard-Computern wird vermieden.The use of automation devices and standard computers is avoided.

Claims (16)

GR 96 G 4474 DE 12 SchutzansprücheGR 96 G 4474 DE 12 Protection claims 1. Automatisierungsgerät, welchem Software-Funktionsbausteine eines Steuerprogramms zuführbar sind, welches das Automatisierungsgerät während eines Steuerbetriebs zyklisch und/oder interruptgesteuert bearbeitet, wobei die Software-Funktionsbausteine ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,1. Automation device to which software function blocks of a control program can be fed, which the automation device processes cyclically and/or interrupt-controlled during control operation, whereby the software function blocks are designed to be loadable and to be integrated into the control program during runtime,
characterized, - daß die Software-Funktionsbausteine (SFOl ... SF04) objektorientiert ausgebildet und über das INTERNET und eine INTERNET-Kommunikationsschnittstelle des Automatisierungsgerätes in dieses ladbar sind und- that the software function blocks (SFOl ... SF04) are object-oriented and can be loaded into the automation device via the INTERNET and an INTERNET communication interface and - daß das Automatisierungsgerät ein Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Object-Engine-System; Bos, ExE, Wd, 10) zur Einbindung der Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) und zur Bearbeitung des Steuerprogramms aufweist, wobei- that the automation device has a software function block execution system (PLC object engine system; Bos, ExE, Wd, 10) for integrating the software function block objects (SFOl ... SF04) and for processing the control program, whereby - das Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem ein Exe-Engine-Objekt (ExE), einen Watchdog (Wd), einen Bootstrap (Bos) und ein Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt (10) umfaßt, in welchem ein ProzeSabbild von Ein- und Ausgängen hinterlegbar ist und welchem Signalzustände von Prozeßeingängen zuführbar sind und durch welches Signalzustände Prozeßausgängen zuführbar sind,- the software function block execution system comprises an executable engine object (ExE), a watchdog (Wd), a bootstrap (Bos) and an input/output module object (10) in which a process image of inputs and outputs can be stored and to which signal states of process inputs can be fed and through which signal states can be fed to process outputs, - der Bootstrap (Bos) vor Beginn des Steuerbetriebes die Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) und das Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt (10) erzeugt sowie dem Exe-Engine-Objekt (ExE) zuführt:- the bootstrap (Bos) creates the software function block objects (SFOl ... SF04) and the input/output module object (10) before the start of control operation and supplies them to the execution engine object (ExE): GR 96 G 4474 DEGR 96 G 4474 EN 1313 - für den Fall einer zyklischen Bearbeitung des Steuerprogramms eine Liste der zu bearbeitenden Software-Funktionsbaustein-Objekte {SFOl ... SF04),- in the case of cyclic processing of the control program, a list of the software function block objects to be processed {SFOl ... SF04), - für den Fall einer interruptgesteuerten Bearbei- in case of interrupt-controlled processing tung des Steuerprogramms eine Liste der zu bearbeitenden Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) für jeden Prozeßeingang,of the control program a list of the software function block objects to be processed (SFOl ... SF04) for each process input, - der Bootstrap (Bos) zu Beginn des Steuerbetriebes das Exe-Engine-Objekt (ExE) startet, welches zunächst den Watchdog (Wd) startet, welcher beim Überschreiten der Zykluszeit das Exe-Engine-Objekt (ExE) zurücksetzt, und anschließend zyklisch- the bootstrap (Bos) starts the Exe-Engine object (ExE) at the beginning of the control operation, which first starts the Watchdog (Wd), which resets the Exe-Engine object (ExE) when the cycle time is exceeded, and then cyclically - die Eingänge des Prozeßabbildes aktualisiert,- the inputs of the process image are updated, - für den Fall einer zyklischen Bearbeitung des- in case of cyclic processing of the Steuerprogramms jeweils einen Bearbeitungsschritt der Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) bearbeitet,Control program processes one processing step of the software function block objects (SFOl ... SF04), - für den Fall einer interruptgesteuerten Bearbeitung des Steuerprogramms Änderungen von Signal-- in the case of interrupt-controlled processing of the control program, changes to signal zuständen an den Eingängen feststellt und die diesen Eingängen zugeordneten Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) bearbeitet,states at the inputs and processes the software function block objects assigned to these inputs (SFOl ... SF04), - die Ausgänge des Prozeßabbildes aktualisiert. 25- the outputs of the process image are updated. 25 2. Automatisierungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Exe-Engine-Objekt (ExE) sowie der Watchdog (Wd) als „threads" ausgebildet sind.2. Automation device according to claim 1, characterized in that the executable engine object (ExE) and the watchdog (Wd) are designed as "threads". GR 96 G 4474 DEGR 96 G 4474 EN 3. Automatisierungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsschnittstelle eine TCP/IP-Protokoll-Kommunikation ermöglicht.3. Automation device according to claim 1 or 2, characterized in that the communication interface enables TCP/IP protocol communication. 4. Automatisierungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Software-Funktionsbausteine (SFOl ... SF04) Java-bytecodiert sind und in der Programmiersprache „JAVA C" oder in einer Programmiersprache nach der Norm IEC 1131 erstellbar sind. 104. Automation device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the software function blocks (SFO1 ... SF04) are Java byte-coded and can be created in the programming language "JAVA C" or in a programming language according to the IEC 1131 standard. 10 5. Programmiergerät zur Erstellung von Software-Funktionsbausteinen eines Steuerprogramms, das einem Automatisierungsgerät zuführbar ist, welches während eines Steuerbetriebs das Steuerprogramm zyklisch und/oder interruptgesteuert bearbeitet, wobei die Software-Funktionsbausteine ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar ausgebildet sind,5. Programming device for creating software function blocks of a control program that can be fed to an automation device that processes the control program cyclically and/or interrupt-controlled during control operation, whereby the software function blocks are designed to be loadable and to be integrated into the control program during runtime, dadurch gekennzeichnet,characterized, - daß das Programmiergerät die Software-Funktionsbausteine (SFOl ... SF04) objektorientiert ausgebildet erstellt,- that the programming device creates the software function blocks (SFOl ... SF04) in an object-oriented manner, - daß das Programmiergerät dem Automatisierungsgerät über das INTERNET und eine INTERNET-Kommunikationsschnittstelle des Programmiergerätes die Software-Funktionsbausteine (SFOl . . . SF04) zuführt und/oder- that the programming device supplies the software function blocks (SFOl . . . SF04) to the automation device via the INTERNET and an INTERNET communication interface of the programming device and/or - daß dem Programmiergerät über das INTERNET und die INTERNET-Kommunikationsschnittstelle die Software-Funktionsbausteine (SFOl ... SF04) zuführbar sind.- that the software function blocks (SFOl ... SF04) can be fed to the programming device via the INTERNET and the INTERNET communication interface. 6. Programmiergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Programmiergerät zur Simulation des6. Programming device according to claim 5, characterized in that the programming device for simulating the GR 96 G 4474 DEGR 96 G 4474 EN ** ·*·* * t·* t· **
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Steuerprogramms ein Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem {PLC-Object-Engine-System; Bos, ExE, Wd, 10) aufweist.Control program has a software function block execution system {PLC object engine system; Bos, ExE, Wd, 10). 7. Programmiergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsschnittstelle eine TCP/IP-Protokoll-Kommunikation ermöglicht.7. Programming device according to claim 5 or 6, characterized in that the communication interface enables TCP/IP protocol communication. 8. Programmiergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Software-Funktionsbausteine (SFOl ... SF04) in der auf dem Programmiergerät ablauffähigen Programmiersprache „JAVA C" oder in einer Programmiersprache nach der Norm IEC 1131 erstellbar und durch das Programmiergerät Java-bytecodiert übersetzbar sind.8. Programming device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the software function blocks (SFOl ... SF04) can be created in the programming language "JAVA C" that can be run on the programming device or in a programming language according to the IEC 1131 standard and can be translated into Java byte code by the programming device. 9. Intelligentes Feldgerät, welchem mindestens ein Software-Funktionsbaustein eines Steuerprogramms zuführbar ist, welches das Feldgerät während eines Steuerbetriebs zyklisch und/oder interruptgesteuert bearbeitet, wobei der Software-Funktionsbaustein ladbar und zur Laufzeit des Steuerprogramms in dieses einbindbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,9. Intelligent field device to which at least one software function module of a control program can be fed, which processes the field device cyclically and/or interrupt-controlled during a control operation, wherein the software function module is designed to be loadable and to be integrated into the control program during runtime, characterized in that - daß der Software-Funktionsbaustein {SFOl ... SF04) objektorientiert ausgebildet und über das INTERNET und eine INTERNET-Kommunikationsschnittstelle des Feldgerätes in dieses ladbar ist und- that the software function block {SFOl ... SF04) is object-oriented and can be loaded into the field device via the INTERNET and an INTERNET communication interface and - daß das Feldgerät ein Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem (PLC-Object-Engine-System; Bos, ExE, Wd, 10) zur Einbindung des Software-Funktionsbausteins (SFOl ... SF04) und Bearbeitung des Steuerprogramms aufweist.- that the field device has a software function block execution system (PLC object engine system; Bos, ExE, Wd, 10) for integrating the software function block (SFOl ... SF04) and processing the control program. GR 96 G 4474 DEGR 96 G 4474 EN 10. Intelligentes Feldgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennz eichnet,10. Intelligent field device according to claim 9, characterized in that - daß das Software-Funktionsbaustein-Ablaufsystem ein Exe-Engine-Objekt (ExE), einen Watchdog (Wd), einen Bootstrap (Bos) und ein Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt (10) umfaßt, in welchem ein Prozeßabbild von Ein- und Ausgängen hinterlegbar ist und welchem Signalzustände von Prozeßeingängen zuführbar sind und durch welches Signalzustände Prozeßausgängen zuführbar sind,- that the software function block execution system comprises an executable engine object (ExE), a watchdog (Wd), a bootstrap (Bos) and an input/output module object (10), in which a process image of inputs and outputs can be stored and to which signal states of process inputs can be fed and through which signal states can be fed to process outputs, - daß der Bootstrap (Bos) vor Beginn des Steuerbetriebes die Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) und das Ein-/Ausgabe-Modul-Objekt (10) erzeugt sowie dem Exe-Engine-Objekt (ExE) zuführt:- that the bootstrap (Bos) creates the software function block objects (SFOl ... SF04) and the input/output module object (10) before the start of control operation and supplies them to the Exe Engine object (ExE): - für den Fall einer zyklischen Bearbeitung des Steuer-Programms eine Liste der zu bearbeitenden Software-Funktionsbaustein-Objekte {SFOl ... SF04),- in the case of cyclic processing of the control program a list of the software function block objects to be processed {SFOl ... SF04), - für den Fall einer interruptgesteuerten Bearbeitung des Steuerprogramms eine Liste der zu bearbeitenden Software-Funktionsbaustein-Objekte (SFOl ... SF04) für jeden Prozeßeingang,- in the case of interrupt-controlled processing of the control program, a list of the software function block objects (SFOl ... SF04) to be processed for each process input, - daß der Bootstrap (Bos) zu Beginn des Steuerbetriebes das Exe-Engine-Objekt (ExE) startet, welches zunächst den Watchdog (Wd) startet, welcher beim Überschreiten der Zykluszeit das Exe-Engine-Objekt (ExE) zurücksetzt, und anschließend zyklisch- that the bootstrap (Bos) starts the Exe-Engine object (ExE) at the beginning of the control operation, which first starts the Watchdog (Wd), which resets the Exe-Engine object (ExE) when the cycle time is exceeded, and then cyclically - die Eingänge des Prozeßabbildes aktualisiert,- the inputs of the process image are updated, - für den Fall einer zyklischen Bearbeitung des Steuerprogramms jeweils einen Bearbeitungsschritt der Soft-- in the case of cyclic processing of the control program, one processing step of the software GR 96 G 447 4 DEGR 96 G 447 4 EN ware-Funktionsbaustein-Objekte {SFOl ... SF04) bearbeitet, ware function block objects {SFOl ... SF04) are processed, - für den Fall einer interruptgesteuerten Bearbeitung des Steuerprogramms Änderungen von Signalzuständen an den Eingängen feststellt und die diesen Eingängen zugeordneten Software-Funktionsbaustein-Objekte {SFOl ... SF04) bearbeitet,- in the case of interrupt-controlled processing of the control program, detects changes in signal states at the inputs and processes the software function block objects {SFOl ... SF04) assigned to these inputs, - die Ausgänge des Prozeßabbildes aktualisiert.- the outputs of the process image are updated. 11. Intelligentes Feldgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Exe-Engine-Objekt (ExE) sowie der Watchdog (Wd) als „threads" ausgebildet sind.11. Intelligent field device according to claim 10, characterized in that the executable engine object (ExE) and the watchdog (Wd) are designed as "threads". 12. Intelligentes Feldgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsschnittstelle eine TCP/IP-Protokoll-Kommunikation ermöglicht12. Intelligent field device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the communication interface enables TCP/IP protocol communication 13. Intelligentes Feldgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Software-Funktionsbausteine (SFOl ... SF04) Java-bytecodiert sind und in der Programmiersprache „JAVA C" oder in einer Programmiersprache nach der Norm IEC 1131 erstellbar sind.13. Intelligent field device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the software function blocks (SFO1 ... SF04) are Java byte-coded and can be created in the programming language "JAVA C" or in a programming language according to the IEC 1131 standard. 14. Automatisierungssystem14. Automation system - mit mindestens einem Automatisierungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,- with at least one automation device according to one of claims 1 to 4, - mit mindestens einem Programmiergerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8.- with at least one programming device according to one of claims 5 to 8. GR 96 G 4474 DEGR 96 G 4474 EN 15. Automatisierungssystem nach Anspruch 14 mit mindestens einem intelligenten Feldgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13.15. Automation system according to claim 14 with at least one intelligent field device according to one of claims 9 to 13. 16. Automatisierungsverbund16. Automation network - mit einem Automatisierungssystem nach Anspruch 14 oder und- with an automation system according to claim 14 or and - mit mindestens einer Workstation und/oder einem Server, welche Mittel zum Erstellen und Bearbeiten von objektorientierten Software-Funktionsbausteinen (SFOl ... SF04) aufweisen.- with at least one workstation and/or one server, which have means for creating and editing object-oriented software function blocks (SFOl ... SF04).
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