DE29709753U1 - Computer and automation device - Google Patents
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Description
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BeschreibungDescription
Rechner und AutomatisierungsgerätComputer and automation device
Die Erfindung betrifft einen Rechner mit einem ersten Software-Werkzeug zur Kopplung mit einem Automatisierungsgerät, durch welches zur Lösung einer Steueraufgabe ein Steuerprogramm bearbeitbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Automatisierungsgerät, durch welches zur Lösung einer Steueraufgabe ein Steuerprogramm bearbeitbar ist, mit einem Software-Werkzeug zur Kopplung mit einem Rechner.The invention relates to a computer with a first software tool for coupling to an automation device, by means of which a control program can be processed to solve a control task. Furthermore, the invention relates to an automation device, by means of which a control program can be processed to solve a control task, with a software tool for coupling to a computer.
Aus dem Siemens-Katalog ST 70, 1996, Seiten 9/6 und 9/7 ist bekannt, ein Anwenderprogramm in einem Automatisierungsgerät mit Funktionsbausteinen zu strukturieren. Zur Regelung des Programmablaufs stehen Organisationsbausteine zur Verfügung. Funktionsbausteine enthalten das eigentliche Anwenderprogramm und können bei jedem Aufruf mit unterschiedlichsten Daten versorgt werden. Weiterhin ist aus dem Siemens-Katalog ST 70, 1996, Seite 9/29 bekannt, einen Rechner, beispielsweise einen Personal Computer, über eine serielle Schnittstelle MPI mit einem Automatisierungsgerät zu koppeln. Dazu wird in den Rechner ein Software-Werkzeug PRODAVE geladen. Über die MPI-Schnittstelle baut PRODAVE den Prozeßdatenverkehr zwischen dem Automatisierungsgerät und dem Rechner auf. Mit PRODAVE läßt sich ein Prozeß, der durch das Automatisierungsgerät gesteuert wird, nicht nur auswerten und beobachten, sondern auch beeinflussen, denn es stehen eine Reihe von Funktionen zur Verfügung, um vom Rechner aus Daten in das Automatisie-0 rungsgerät zu schreiben. Eine Synchronisierung zwischenFrom the Siemens catalog ST 70, 1996, pages 9/6 and 9/7, it is known that a user program in an automation device can be structured using function blocks. Organization blocks are available to control the program flow. Function blocks contain the actual user program and can be supplied with a wide variety of data each time they are called. Furthermore, from the Siemens catalog ST 70, 1996, page 9/29, it is known that a computer, for example a personal computer, can be linked to an automation device via a serial MPI interface. To do this, a PRODAVE software tool is loaded into the computer. PRODAVE sets up the process data traffic between the automation device and the computer via the MPI interface. With PRODAVE, a process controlled by the automation device can not only be evaluated and monitored, but also influenced, as a number of functions are available for writing data from the computer to the automation device. Synchronization between
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Rechner und Automatisierungsgerät ist jedoch nicht vorgesehen. However, computers and automation devices are not provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rechner und ein Automatisierungsgerät zu schaffen, die derart miteinander koppelbar sind, daß eine prototypische Erprobung von Regelungsstrukturen unter einer Applikations-Software im Rechner in Verbindung mit dem Automatisierungsgerät ermöglicht wird. Reglerstrukturen sollen dabei auf dem Rechner parallel zur Reglerstruktur im Automatisierungsgerät betrieben werden.The invention is based on the object of creating a computer and an automation device that can be coupled to one another in such a way that a prototypical testing of control structures is possible using application software in the computer in conjunction with the automation device. Controller structures should be operated on the computer in parallel to the controller structure in the automation device.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der neue Rechner der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale bzw. das neue Automatisierungsgerät die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 genannten Merkmale auf. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben.To solve this problem, the new computer of the type mentioned at the outset has the features mentioned in the characterizing part of claim 1 or the new automation device has the features mentioned in the characterizing part of claim 2. Advantageous further developments are described in the dependent claims.
Anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.The invention, its embodiments and advantages are explained in more detail below with reference to the drawings in which embodiments of the invention are shown.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Regelstruktur in einem Automatisierungsgerät, das mit einem Rechner gekoppelt ist, undFigure 1 is a schematic diagram of a control structure in an automation device that is coupled to a computer, and
Figur 2 den prinzipiellen Datenfluß in einem Software-Werkzeug, das zur Ankopplung an einen Rechner im Automatisierungsgerät vorgesehen ist. 30Figure 2 shows the basic data flow in a software tool that is designed to be connected to a computer in the automation device. 30
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In einem Automatisierungsgerät AG steuert ein Organisationsbaustein OB den Ablauf eines Anwenderprogramms. Ein Funktionsbaustein FBl wird zu Beginn eines Rechenzyklus aufgerufen und erfaßt Meßwerte von einem nicht dargestellten Prozeß. Im normalen Regelbetrieb des Automatisierungsgeräts wird danach ein Funktionsbaustein FB2 aufgerufen, der entsprechend einem Regelalgorithmus aus den Eingangsworten Steuerworte für den Prozeß bildet. Diese werden an einen Funktionsbaustein FB3 weitergereicht, der zur Ausgabe der Steuerworte an den Prozeß dient. Danach wird ein weiterer Rechenzyklus in der Abtastregelung eingeleitet und wieder der Funktionsbaustein FBl aufgerufen.In an automation device AG, an organization block OB controls the execution of a user program. A function block FBl is called at the beginning of a calculation cycle and records measured values from a process that is not shown. In normal control operation of the automation device, a function block FB2 is then called, which forms control words for the process from the input words according to a control algorithm. These are passed on to a function block FB3, which is used to output the control words to the process. After that, another calculation cycle is initiated in the sampling control and the function block FBl is called again.
Entsprechend Pfeilen zwischen dem Organisationsbaustein OB und einem Funktionsbaustein FB4 mit durchgezogenen Linien wird bei der Inbetriebnahme der Funktionsbaustein FB2 überbrückt und zum Funktionsbaustein FB4 verzweigt.According to arrows between the organizational block OB and a function block FB4 with solid lines, the function block FB2 is bridged during commissioning and branched to the function block FB4.
In einem Rechner PC ist ein erstes Software-Werkzeug SW zur Kopplung mit dem Automatisierungsgerät AG geladen. Ebenfalls is't ein zweites Software-Werkzeug SIMUL zur Simulation eines Steuerprogramms in dem Automatisierungsgerät AG in den Rechner PC geladen. Das zweite Software-Werkzeug SIMUL kann wahlweise auf Reglerstrukturen PID, PI und PD, die in einer Bibliothek hinterlegt und parametrierbar sind, zugreifen. Es kann weiterhin auch ein Applikationsprogramm wie beispielsweise eine Applikation zur Tabellenkalkulation TAB oder ein Zeichenprogramm DRAW sein.A first software tool SW is loaded into a computer PC for coupling with the automation device AG. A second software tool SIMUL is also loaded into the computer PC for simulating a control program in the automation device AG. The second software tool SIMUL can optionally access controller structures PID, PI and PD, which are stored in a library and can be parameterized. It can also be an application program such as a spreadsheet application TAB or a drawing program DRAW.
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Durch den Funktionsbaustein FB4, der ein drittes Software-Werkzeug darstellt, das in das Automatisierungsgerät AG geladen ist, werden Eingangswerte des Funktionsbausteins FB2 erfaßt und dem Rechner PC zur Simulation des Steuerprogramms zugeführt. Mit diesen Eingangswerten berechnet der Rechner PC Ausgangswerte und führt diese wiederum dem Automatisierungsgerät AG zu. Im Automatisierungsgerät AG werden die Ausgangswerte des Rechners PC als Steuerworte zur Lösung der Steueraufgabe weiterverarbeitet und damit die Reglerstruktur im Automatisierungsgerät AG erprobt.The function block FB4, which represents a third software tool that is loaded into the automation device AG, records input values from the function block FB2 and sends them to the computer PC to simulate the control program. The computer PC uses these input values to calculate output values and sends them to the automation device AG. In the automation device AG, the output values from the computer PC are further processed as control words to solve the control task and the controller structure in the automation device AG is thus tested.
Die Kopplung zwischen Automatisierungsgerät AG und Rechner PC soll vorzugsweise die folgenden Forderungen erfüllen:The coupling between the automation device AG and the computer PC should preferably meet the following requirements:
- Zeitlich zusammenhängende Prozeßgrößen sollen auch gemeinsam übertragen werden, d. h., pro Rechenzyklus darf es nur einen Lese- und einen Schreibzugriff geben,- Temporally related process variables should also be transmitted together, i.e. there can only be one read and one write access per computing cycle,
- Sicherheitsfunktionen sind gewünscht, um Undefinierte Zustände im Automatisierungsgerät AG bei Änderungen in Applikationsprogrammen des Rechners PC oder bei Ausfall der 0 Kopplung zu vermeiden, und- Safety functions are required to avoid undefined states in the automation device AG when changes are made to the application programs of the computer PC or when the 0 coupling fails, and
- eine Triggerung wird vorgesehen, um die Simulation im Rechner PC mit dem Rechenzyklus im Automatisierungsgerät AG zu synchronisieren.- A trigger is provided to synchronize the simulation in the PC with the calculation cycle in the automation device AG.
Diese Forderungen werden mit dem Funktionsbaustein FB4 erfüllt, der eine offene Schnittstelle realisiert.These requirements are met with the function block FB4, which implements an open interface.
Entsprechend Figur 2 enthält der Funktionsbaustein FB4 folgende Komponenten:According to Figure 2, the function block FB4 contains the following components:
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- Einen Eingang 1 für Prozeßgrößen und Steuerworte von weiteren Funktionsbausteinen des Automatisierungsgeräts AG,- An input 1 for process variables and control words from other function blocks of the automation device AG,
- einen Nachführeingang 2 zur Vorgabe einer Stellgröße durch weitere Funktionsbausteine des Automatisierungsgeräts AG, z.B. von einem Back-up-Regler,- a tracking input 2 for specifying a control variable by other function blocks of the automation device AG, e.g. from a back-up controller,
- einen Eingang 3 für Prozeßgrößen und Steuerworte von dem Rechner PC, die über eine als gestrichelte Linie gezeichnete Schnittstelle 4 zwischen Automatisierungsgerät AG und Rechner PC übertragen werden,- an input 3 for process variables and control words from the computer PC, which are transmitted via an interface 4 drawn as a dashed line between the automation device AG and the computer PC,
- eine Ausgangsschnittstelle 5 zum Rechner PC, über welche normalerweise die eingelesenen Prozeßgrößen vom Automatisierungsgerät AG an den Rechner PC ausgegeben werden,- an output interface 5 to the computer PC, via which the process variables read in from the automation device AG are normally output to the computer PC,
- eine Ausgangsschnittstelle 6 zum Automatisierungsgerät AG, an welcher normalerweise die Eingangsdaten vom Rechner PC an weitere Funktionsbausteine im Automatisierungsgerät AG ausgegeben werden,- an output interface 6 to the automation device AG, at which the input data from the computer PC is normally output to other function blocks in the automation device AG,
- einen intelligenten Schalter S, mit welchem als Quelle der Ausgabedaten zwischen Rechner PC und Nachführeingang 2 umgeschaltet werden kann, und- an intelligent switch S, with which the source of the output data can be switched between the computer PC and the tracking input 2, and
- eine Schaltung T zur Erzeugung eines Triggersignals.- a circuit T for generating a trigger signal.
Der Funktionsbaustein FB4 wird wie die anderen Funktionsbausteine in die Bearbeitungsreihenfolge des Anwenderprogramms eingebunden. Er wird also zyklisch bearbeitet. Alle relevanten Prozeßgrößen werden in diesem Funktionsbaustein FB4 gesammelt und können damit blockweise übertragen werden.The function block FB4 is integrated into the processing sequence of the user program like the other function blocks. It is therefore processed cyclically. All relevant process variables are collected in this function block FB4 and can thus be transferred in blocks.
Im Rechner PC werden die Eingangssignale von der Kopplung über Datenaustausch mit ASCII-Files, DDE, DLL usw. an Appli-In the PC, the input signals are transmitted from the coupling via data exchange with ASCII files, DDE, DLL, etc. to applications.
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kationsprogramme im Rechner PC übergeben. In diesen Programmen werden die Signale weiterverarbeitet. Es können hier Archivierungen, Visualisierung, Simulationen und ähnliche Vorgänge ausgeführt werden. Rechenergebnisse können von den Applikationsprogrammen über die Kopplung an das Automatisierungsgerät AG übergeben werden.cation programs in the PC. The signals are further processed in these programs. Archiving, visualization, simulations and similar processes can be carried out here. Calculation results can be transferred from the application programs to the automation device AG via the connection.
Ein Datenaustausch über ASCII-Files oder DDE ist relativ langsam. Man kann für die Applikationen spezielle Kopplungsroutinen schreiben, die als DLL eingebunden werden. Damit kann der Datenaustausch zwischen Applikation und Automatisierungsgerät AG stark beschleunigt werden. Da diese DLL-Kopp lungs rout inen an den Baustein gebunden sind, können sie nicht anderweitig genutzt werden.Data exchange via ASCII files or DDE is relatively slow. You can write special coupling routines for the applications, which are integrated as DLLs. This can significantly speed up the data exchange between the application and the automation device. Since these DLL coupling routines are linked to the block, they cannot be used for other purposes.
Bei Änderungen der Simulationsstruktur im Rechner PC oder bei Ausfall der Kopplung dürfen im Automatisierungsgerät AG keine Undefinierten Zustände auftreten. Neben dem eigentlichen Eingang besitzt der Funktionsbaustein FB4 daher noch den Nachführeingang 2. Der intelligente Schalter S überwacht den Datenaustausch über die Kopplung beispielsweise mit einer Time-out-Funktion. Bei Ausfall der Kopplung oder Setzen eines Steuerwortes an einem Eingang 7 für Nachführen werden am Ausgang 6 die Werte vom Eingang 7 ausgegeben. Der intelligente Schalter S verarbeitet weiterhin noch ein Steuerwort für Neustart. Danach werden am Ausgang 6 wieder die Steuerworte vom Rechner PC ausgegeben.If the simulation structure in the PC computer changes or if the coupling fails, no undefined states may occur in the automation device AG. In addition to the actual input, the function block FB4 also has the tracking input 2. The intelligent switch S monitors the data exchange via the coupling, for example with a time-out function. If the coupling fails or a control word is set at an input 7 for tracking, the values from input 7 are output at output 6. The intelligent switch S continues to process a control word for restart. After that, the control words from the PC computer are output again at output 6.
Die Verarbeitung von Prozeßgrößen in dem zweiten Software-0 Werkzeug SIMUL darf nicht schneller ablaufen als die Über-The processing of process variables in the second software tool SIMUL must not run faster than the transfer
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tragung neuer Werte aus dem Automatisierungsgerät AG, weil sonst das Software-Werkzeug SIMUL die gleichen Werte mehrfach verarbeiten würde. Das Software-Werkzeug SIMUL benötigt daher eine Synchronisierung mit dem Kopplungsprogramm und mit dem Automatisierungsgerät AG. Dazu dient eine Triggerschaltung T. Nur zu definierten Zeitpunkten werden Daten von der Kopplung übertragen. Im Zeitraum dazwischen werden die übertragenen Werte festgehalten. Dieses Verhalten kann man ausnutzen, um ein Triggersignal beispielsweise mit einem Analogwert zu erzeugen. Als Triggersignal wird ein Ausgabewert zunächst mit "1" initialisiert. In jedem Übertragungszyklus wird ein invertierter Ausgangswert ausgegeben. Zur Auswertung des Triggersignals wird es einmal direkt und einmal über eine Memory-Funktion einem Vergleicher zugeführt. Die Memory-Funktion hält den Wert am Eingang einen Rechenzyklus lang fest. In dem Vergleicher wird somit das aktuelle Triggersignal mit dem Wert aus der Memory-Funktion verglichen, der einem verzögerten Triggersignal entspricht. Sind beide Werte identisch, dann bedeutet dies, daß die Kopplung nicht aktiv ist und keine Daten übertragen worden sind. In diesem Fall werden die Daten festgehalten. Der berechnete Ausgangswert bleibt unverändert und wird auch nicht von der Kopplung übertragen. Sind dagegen beide Werte verschieden, so ist die Kopplung aktiv und es wurden neue Daten eingelesen. In diesem Fall berechnet das Applikationsprogramm SIMUL einen neuen Ausgangswert, der auch in das Automatisierungsgerät AG übertragen wird.transfer of new values from the automation device AG, because otherwise the SIMUL software tool would process the same values multiple times. The SIMUL software tool therefore needs to be synchronized with the coupling program and with the automation device AG. A trigger circuit T is used for this. Data is only transferred from the coupling at defined times. In the period in between, the transferred values are retained. This behavior can be used to generate a trigger signal with an analog value, for example. As a trigger signal, an output value is initially initialized with "1". An inverted output value is output in each transfer cycle. To evaluate the trigger signal, it is fed to a comparator once directly and once via a memory function. The memory function retains the value at the input for one calculation cycle. In the comparator, the current trigger signal is thus compared with the value from the memory function, which corresponds to a delayed trigger signal. If both values are identical, this means that the coupling is not active and no data has been transferred. In this case, the data is retained. The calculated output value remains unchanged and is not transferred by the coupling. If, however, both values are different, the coupling is active and new data has been read in. In this case, the application program SIMUL calculates a new output value, which is also transferred to the automation device AG.
Diese Art der Triggerung kann sowohl mit einem Analogwert des 0 Triggersignals als auch mit einem binären Triggersignal rea-This type of triggering can react with an analog value of the 0 trigger signal as well as with a binary trigger signal.
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lisiert werden. Im Automatisierungsgerät AG wird im binären Fall der Wert mit der Funktion "NOT" invertiert. Der Ausgabewert wird mit "TRUE" oder "FALSE" initialisiert. Die Memory-Funktion im Applikationsprogramm wird dann mit dem jeweils inversen Wert initialisiert.In the automation device AG, the value is inverted in the binary case using the "NOT" function. The output value is initialized with "TRUE" or "FALSE". The memory function in the application program is then initialized with the respective inverse value.
Damit die Daten im zweiten Software-Werkzeug SIMUL eingefroren werden können, benötigen dynamische Funktionen einen Triggereingang. Ist das Triggersignal nicht gesetzt, werden alle Daten unverändert wieder ausgegeben. Dieser Triggereingang im Applikationsprogramm kann sich erübrigen, wenn die Triggerschaltung im ersten Software-Werkzeug SW implementiert wird.In order to freeze the data in the second software tool SIMUL, dynamic functions require a trigger input. If the trigger signal is not set, all data is output unchanged. This trigger input in the application program may be superfluous if the trigger circuit is implemented in the first software tool SW.
Ein wesentlicher Vorteil des neuen Rechners und des neuen Automatisierungsgeräts ist somit ein zuverlässiger, zyklischer Datenaustausch über die Kopplung, weil der Funktionsbaustein FB4 in die Bearbeitungsreihenfolge eingebunden ist und alle zeitgleichen Daten gemeinsam übertragen werden können. Durch Funktionsbausteine kann man den Zugriff des Rechners PC auf das Automatisierungsgerät AG absichern und, falls erforderlich, auch die Werte mit einer Plausibilitätsprüfung begrenzen. Auf der Seite des Rechners PC ergibt sich ein höherer Komfort für den Anwender, da man standardisierte Kopplungen nutzen kann. Für die Applikationsprogramme können spezielle Kopplungsroutinen als DLL erstellt werden, mit denen ein schnellerer Datenaustausch als über ASCII-Files oder DDE möglich ist. Das Automatisierungsgerät AG wird in vorteilhafter Weise durch den zusätzlichen Funktionsbaustein FB4 bezüglich Speicherplatz und Rechenzeit kaum belastet. In denA key advantage of the new computer and the new automation device is therefore a reliable, cyclical data exchange via the coupling, because the function block FB4 is integrated into the processing sequence and all simultaneous data can be transferred together. Function blocks can be used to secure the access of the PC to the automation device AG and, if necessary, to limit the values with a plausibility check. On the PC side, this results in greater convenience for the user, as standardized couplings can be used. Special coupling routines can be created as DLLs for the application programs, which enable faster data exchange than via ASCII files or DDE. The additional function block FB4 has the advantage that the automation device AG is hardly burdened in terms of storage space and computing time. In the
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Funktionsbaustein FB4 ist in einfacher Weise eine Triggerschaltung T zur Synchronisierung mit den Applikationsprogrammen im Rechner PC integriert.Function block FB4 is a simple trigger circuit T for synchronization with the application programs integrated in the PC.
Claims (6)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1134638A2 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Simulator and simulation method |
-
1997
- 1997-06-04 DE DE29709753U patent/DE29709753U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1134638A2 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Simulator and simulation method |
| EP1134638A3 (en) * | 2000-03-13 | 2002-08-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Simulator and simulation method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970918 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001103 |
|
| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20031231 |