DE4235186A1 - System und Verfahren zum Anschluß von nicht netzwerkfähigen technischen Maschinen an ein komplexes Netzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum An­ schluß von nicht netzwerkfähigen technischen Maschinen.

Die Steuerung von nicht netzwerkfähigen technischen Maschi­ nen, insbesondere NC-Maschinen, SPS-Systemen (SPS = Spei­ cherProgrammierbare Steuerung), Robotern usw., über komplexe Netzwerke ist bislang nur über jeweils einen Netzwerkknoten je Maschine möglich, was sehr aufwendig ist und hohe Kosten verursacht. Unter komplexen Netzwerken werden insbesondere die Netzwerke MAP/MMS, FAIS/MMS und DAE sowie ähnlich gear­ tete Netzwerke verstanden. Das MMS-Netzwerk (MMS = Manufac­ turing Message Specification) entspricht dem internationalen ISO/IEC-Standard 9506 und enthält neben der Normierung der Gemeinsamkeiten aller Fertigungskomponenten auch klassenspe­ zifische Erweiterungen (Companion Standards = CS) für NC-Ma­ schinen, Roboter und SPS, wobei Companion Standards für PPS und Fertigungsleitsysteme derzeit in Bearbeitung sind.

MAP wurde insbesondere für den Fertigungsbereich auf dem Au­ tomobilsektor entwickelt und ist sehr umfangreich, verhält­ nismäßig langsam und erfordert zudem ein teures Breitband- Netzwerk, was zu schlechter Handhabbarkeit und hohen Kosten führt.

Bezogen auf das ISO/OSI-Referenzmodell stellt MAP 3.0 die Schichten 1 bis 7a bereit, während MMS die Anwendungsschicht 7b definiert. Zur Vereinfachung des Netzwerkaufwands wird zur Zeit ein Subset von MAP entwickelt, nämlich das FAIS (factory automation interconnection system).

DAE (Distributed Automation Edition) stellt ein IBM Netz­ werkbetriebssystem dar.

Wenn nicht netzwerkfähige technische Maschinen in solch kom­ plexe Netzwerke über jeweils einen Netzwerkknoten eingebun­ den werden sollen, muß jeder Netzwerkknoten mit einer ent­ sprechenden Netzwerkkarte versehen werden, welche zusätzlich zum Netzwerk-Management auch die Schicht 7a für MAP bzw. die Auxiliary-Schicht für FAIS bereitstellt. Weiterhin müssen in jedem Knoten die MMS-Dienste für die angeschlossene Maschine generiert werden. Um alle diese Anforderungen erfüllen zu können, muß jeder Netzwerkknoten Multitaskingfähigkeit be­ sitzen. Ins Gewicht fällt zudem, daß für jeden Netzwerkkno­ ten insbesondere bei MAP/MMS und DAE Lizenzgebühren anfal­ len.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und Verfahren zum Anschluß von nicht netzwerkfähigen techni­ schen Maschinen an ein komplexes Netzwerk zu schaffen, bei dem der technische Aufwand für den Anschluß und die Steue­ rung der einzelnen Maschinen erheblich verringert ist.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 bzw. 5 ge­ nannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Beim erfindungsgemäßen System und Verfahren werden somit mehrere Maschinen an einen gemeinsamen Netzwerkknoten über ein weniger komplexes Netzwerk angeschlossen. Der gemeinsame Knoten ist mit einem multitaskingfähigen Rechner ausgestat­ tet, der mit einer entsprechenden Netzwerkkarte und Software versehen sein kann und in das komplexe Netzwerk (MAP/MMS oder DAE-Netzwerk) integriert ist. Dieser Rechner hat zugleich die zusätzliche Funktion als Server für das mit den technischen Maschinen gekoppelte einfachere Netzwerk. Der Aufwand für den Anschluß und die Steuerung der einzelnen technischen Maschinen ist durch diese Gestaltung erheblich reduziert, ohne daß ihre Steuerbarkeit über das komplexe Netzwerk, d. h. ihre MMS- oder DAE-Funktionalität einge­ schränkt ist.

Die zu steuernden Maschinen sind über eigene, intelligente (vorzugsweise PC-kompatible) Terminals an das einfachere "Unternetzwerk" angeschlossen, die vorzugsweise die relevan­ ten Daten der Maschinen für das komplexe Netzwerk aufberei­ ten und jede Zustandsänderung der jeweils angeschlossenen Maschine umgehend an den Rechner übertragen. Dieser als Ser­ ver dienende Rechner bildet vorzugsweise für jedes der ange­ schlossenen Terminals einen virtuellen internen Netzwerkkno­ ten, insbesondere einen MMS- oder DAE-Knoten, in den vor al­ lem alle maschinenbezogenen Daten eingetragen und fort­ laufend aktualisiert und nach MMS bzw. DAE abgebildet wer­ den. Kurze dringende Meldungen wie beispielsweise ein Alarm werden sofort durchgereicht, während längere Dateien im Rechner, vorzugsweise im jeweils zugehörigen virtuellen Kno­ ten, zwischengespeichert werden.

Die MMS-spezifischen umfangreichen Aufgaben werden zum Teil in den intelligenten Maschinenterminals erledigt; der Ser­ verrechner wird dadurch erheblich entlastet.

Der Rechner stellt somit neben dem Netzwerkmanagement auch die Schicht 7a (für MAP) bzw. die Auxiliary-Schicht (für FAIS) bereit.

Das erfindungsgemäße System und Verfahren bringt zudem den Vorteil, daß die technischen Maschinen bereits heute über die Maschinenterminal für den DNC/MDE (DNC = Distributed Nu­ merical Control, MDE = Maschinen-Daten-Erfassung) -Betrieb angeschlossen und über den Server an derzeit übliche Netz­ werke wie z. B. TCP/IP, Novell etc. betrieben werden können. Bei Umstellung auf ein MMS- bzw. DAE-Netzwerk wird die be­ schriebene Overlay-Software sowohl in den Terminals als auch im Server aktiviert und die gesamte Installation kann im neuen MMS- bzw. DAE-Netzwerk betrieben werden, ohne daß die Maschinenanschlüsse oder die Bedieneroberfläche geändert werden müssen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des erfin­ dungsgemäßen Systems und

Fig. 2 eine vergleichende Darstellung verschiedener Netzwerkstrukturen für die Veranschaulichung der Einbindung der erfindungsgemäßen Technik in diese Netzwerke.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Mit 1 ist ein komplexes Netzwerk bezeich­ net, das insbesondere ein MAP/MMS-Netzwerk, ein FAIS/MMS- Netzwerk oder ein DAE-Netzwerk ist und einen Netzwerkknoten 2 sowie in der Regel weitere, in Fig. 1 nicht gezeigte Netz­ werkknoten besitzt, an die netzwerkfähige Aggregate ange­ schlossen sind.

Der Netzwerkknoten 2 ist mit einem multitaskingfähigen Rech­ ner 3, beispielsweise einem Unix- oder OS/2-Rechner oder dergleichen, ausgestattet, der mit einer dem komplexen Netz­ werk 1 entsprechenden Netzwerkkarte sowie der zugehörigen Software versehen und in das komplexe Netzwerk 1 integriert ist.

Der Rechner 3 dient als Server für ein darunterliegendes, kostengünstiges einfacheres Netzwerk 6, das beispielsweise ein Arcnet-Netzwerk o. ä. sein kann. Das Netzwerk 6 ist sei­ nerseits mit einer Mehrzahl von Netzwerkknoten oder -an­ schlüssen 7 versehen, an denen jeweils ein Terminal 8 ange­ schlossen ist, das vorzugsweise PC-kompatibel und als DNC/MDE-Terminal ausgebildet ist.

Jedes Terminal 8 ist mit einer NC-Maschine 9 verbunden, die als solche nicht netzwerkfähig ist. Anstelle der NC-Maschi­ nen können auch andere technische Maschinen wie Meßmaschi­ nen, SPS-gesteuerte Anlagen, Roboter usw. an einige oder alle der Terminals 8 angeschlossen werden.

Jedes Terminal 8 ist so programmiert, daß es die relevanten Daten für die Maschinen 9 für das komplexe Netzwerk 1 aufbe­ reitet und jegliche Zustandsänderung der jeweils ange­ schlossenen Maschine umgehend an den Rechner 3 überträgt.

Im Rechner 3 ist für jedes der angeschlossenen Terminals ein intern gebildeter (virtueller) Netzwerkknoten für das Netz­ werk 1 gebildet, in den alle maschinenbezogenen Daten der jeweils zugeordneten Maschine eingetragen und fortlaufend aktualisiert werden. Um die Übertragung dringender Nachrich­ ten zu beschleunigen, werden kurze Meldungen wie Alarm und dergleichen sofort durchgeleitet, während längere Dateien im Rechner 3 bzw. in dem in diesem gebildeten jeweiligen Knoten zwischengespeichert werden. Der Rechner 3 ist so program­ miert, daß er die in ihm gebildeten virtuellen Knoten mit Hilfe der serverseitigen "Overlay-Software an das jeweilige Netzwerk 1 anpaßt.

In Fig. 2 sind in vergleichender Darstellung unterschiedli­ che Netzwerktypen dargestellt. Links ist (mit 10 bezeichnet) das ISO/OSI-Referenzmodell mit seinen sieben Schichten dar­ gestellt, während im Block 11 der MMS-Standard ISO/IEC-Stan­ dard 9506 veranschaulicht ist. Im linken Drittel des Blocks 11 ist mit 12 die MAP-Netzwerkstruktur dargestellt, während das mittlere Drittel die FAIS-Struktur veranschaulicht. Der im rechten Drittel des Blocks 11 gezeigte Abschnitt ent­ spricht dem erfindungsgemäßen System, wobei der Block 14 die erfindungsgemäße Overlay-Software darstellt, welche die MMS- Anwendung (Schicht 7b) entweder an die Schicht 7a von MAP, an die Auxiliary Schicht von FAIS, an DAE o. ä. (Block 15) anpaßt.

Die Erfindung ermöglicht eine Installation in heute übliche Netzwerke wie z. B. Novell, TCP/IP und ist vorbereitet für die Umrüstung auf MMS- bzw. DAE-Betrieb.

Die Installation kann in einfacher Weise für den Betrieb un­ ter MMS- bzw. DAE-Bedingungen umgerüstet werden, und zwar durch Aktivieren der "Overlaysoftware" im Server und in den Terminals.

Grundsätzlich kann sofort diese preiswerte Einbindung der Maschinen in ein MMS bzw. DAE-Netzwerk durchgeführt werden, oder es werden diese Maschinen vorerst in ein bestehendes Novell oder TCP/IP o. ä. eingebunden und sind vorbereitet für den späteren Betrieb unter MMS bzw. DAE.

Claims (5)

1. System zum Betrieb von nicht netzwerkfähigen techni­ schen Maschinen wie NC-Maschinen, Meßmaschinen, Robotern, SPS gesteuerten Anlagen in einem komplexen Netzwerk, insbe­ sondere in einem MMS- oder DAE-Netzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß ein im komplexen Netzwerk (i) enthalte­ ner Netzwerkknoten (2) mit einem multitaskingfähigen Rechner (3) ausgestattet ist, der als Server für ein weiteres, mit ihm verbundenes Netzwerk (6) dient, dessen Komplexitätsgrad geringer ist als der des komplexen Netzwerks (1) und in das eine Mehrzahl von Terminals (8) eingefügt ist, die jeweils mit einer der technischen Maschinen verbunden sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner (3) für jedes Terminal (8) ein virtueller Knoten des komplexeren Netzwerkes MMS bzw. DAE (1) eingerichtet ist, in welchem der Zustand sowie alle notwendigen Daten der betref­ fenden Maschine (9) etc. nach MMS bzw. DAE abgebildet sind, wobei dieses Abbild fortlaufend aktualisiert wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den virtuellen Knoten Daten für die oder von der jeweiligen Maschine (9) zwischenspeicherbar sind.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes Terminal (8) die Daten der jeweils zugehöri­ gen Maschine (9) für die Übertragung und Verarbeitung durch das komplexe Netzwerk (1) aufbereitet und jede Zustandsände­ rung umgehend an den Rechner (3) sendet.

5. Verfahren zum Betreiben von nicht netzwerkfähigen Ma­ schinen (9) wie NC-Maschinen, Robotern, SPS gesteuerten An­ lagen o. ä. über die Maschinen-Terminal (8) in einem Fabrik- Netzwerk (6) wie TCP/IP, Novell o. ä. und die nachträgliche Umrüstung zur Integration dieser Installation in ein aufwen­ diges Netzwerk (1) wie MMS, DAE o. ä., dadurch gekennzeich­ net, daß der Server (3) dieses Fabrik-Netzwerks als Knoten für das MMS bzw. DAE Netzwerk (1) dient und derart auf gerü­ stet wird, daß durch Aktivieren von Programmen im Server und in den Terminal (8) die Installation einschließlich der an­ geschlossenen Maschinen im Netzwerk betreibbar ist.