DE4332895C1 - Verfahren zur Fehlererkennung in speicherprogrammierbaren Steuerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung in speicherprogrammierbaren Steuerungen, die modular aus verschiedenartigen elektrischen Komponenten hierarchisch zusammengesetzt sind.

Solche Steuerungen, bei denen eine Komponente als Leitstation ausgebildet ist und bei denen die Komponenten einen nichtflüchtigen Speicher zur Aufnahme von baugruppenspezifischen Parametern aufweisen, sind aus der EP 372 085 A1 bekannt.

Die einzelnen Komponenten sind als physische Baueinheiten hinsichtlich ihrer elektrischen Ausführung einer ständigen Weiterentwicklung und Vervollkommnung ausgesetzt. Darüber hinaus sind derartige speicherprogrammierbare Steuerungen mit einer meist modularen Betriebssoftware ausgestattet, die gleichwohl ständig verbessert wird.

Entscheidend für die Funktionsfähigkeit des Steuerungssystems in seiner Gesamtheit ist die Verträglichkeit aller installierten Hardwarekomponenten und Softwaremodule untereinander.

Zur Verfolgung der Revisionsstände von Hard- und Software ist bekannt und praktiziert, für jedes Steuerungssystem eine sogenannte Index- Systematik zu erstellen und zu dokumentieren. Der Versionsindex der Hardware wird dabei auf der Baugruppe oder dessen Gehäuse alphanumerisch vermerkt oder ist über die Seriennummer und eine zugehörige Datenbank beim Baugruppenhersteller abfragbar. Der Versionsstand der Software ist im Programmcode abgelegt und kann über entsprechende Befehle ausgelesen und angezeigt werden.

Diese Vorgehensweise weist jedoch in der Praxis einige Mängel auf. So stimmt der Versionsstand eines Steuerungssystems nach mehrjähriger Betriebszeit unter Einbeziehung des Austausches von defekten Komponenten häufig nicht mehr mit dem dokumentierten Stand überein. Eine dann erforderliche Bestandsaufnahme der Hardware-Versionsstände aller Einzelkomponenten ist ausschließlich manuell durch Ablesen der alphanumerischen Vermerke auf den Baugruppen oder deren Gehäuse möglich. Häufig ist dazu die gesamte Anlage stillzusetzen und jede physische Baueinheit aus ihrem Träger zu lösen. In zunehmendem Maße sind auch periphere Komponenten mit eigener Mikrorechentechnik ausgestattet, in der eine systemunabhängige komponentenspezifische Software implementiert ist. Die Gefahr von Kollisionen und Inkompatibilitäten steigt damit drastisch an.

Die Inkompatibilität der verwendeten Hardwarekomponenten und Softwaremodule untereinander ist erst durch Fehlermeldungen des Steuerungssystems während des Betriebes erfaßbar, die keinen Hinweis auf die kompatibilitätsverletzende Komponente enthalten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fehlererkennung in hierarchisch organisierten speicherprogrammierbaren Steuerungen anzugeben, das eine manuelle Bestandsaufnahme vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 genannt.

In einer Speicherprogrammierbaren Steuerung der eingangs beschriebenen Art sind die hierarchisch strukturierten Komponenten jeweils mit einem nicht flüchtigen Speicher sowie mit einem Mikroprozessor ausgestattet. Bei der Herstellung jeder Komponente werden baugruppenspezifische Parameter der jeweiligen Komponente in dem nicht flüchtigen Speicher abgelegt.

Bei der Installation einer jeden Komponente wird anhand ihrer baugruppenspezifischen Parameter auf Kompatibilität mit den implementierten Softwaremodulen geprüft. Erkannte Installationsfehler werden visuell gemeldet.

Bei positivem Prüfergebnis werden die baugruppenspezifischen Parameter der hierarchisch untergeordneten Komponenten abgefragt. Die baugruppenspezifischen Parameter der speicherprogrammierbaren Steuerung werden in der höchstprioren Komponente, der Leitstation, abrufbereit zusammengestellt.

Während des laufenden Betriebes der speicherprogrammierbaren Steuerung werden einsatzspezifische Parameter aufgenommen und in den nicht flüchtigen Speicher der jeweiligen Komponente abgelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dazu ist in Fig. 1 die Struktur einer hierarchisch aufgebauten speicherprogrammierbaren Steuerung, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, gezeigt. Die erste und oberste Hirarchieebene ist durch eine Leitstation 1 gebildet. Diese Leitstation ist als handelsüblicher Industrie-Personalcomputer, nachfolgend als PC bezeichnet, appliziert.

Für umfangreiche Steuerungen können mehrere PCs vorgesehen sein, die arbeitsteilig zur Ausführung verschiedener Systemroutinen spezialisiert sind, aber in ihrer Gesamtheit die Leitstation 1 repräsentieren. Die Leitstation dient zur globalen Konfiguration und Bedienung der gesamten speicherprogrammierbaren Steuerung sowie zur Beobachtung des gesteuerten Prozesses.

Die zweite Hierarchieebene ist durch eine Mehrzahl von sogenannten Rechnerbaugruppen 3 dargestellt, die über einen Systembus 2 mit der Leitstation 1 verbunden sind. Die Rechnerbaugruppen 3 dienen zur lokalen Koordination der Steuerungsabläufe, zur Verarbeitung eingehender Meßwerte und zur Generierung von Stellwerten.

An die Rechnerbaugruppen 3 sind über einen Eingabe-/Ausgabebus, im folgenden als E/A-Bus 4 bezeichnet, Eingabe-/Ausgabebaugruppen, im folgenden als E/A-Baugruppen 5 bezeichnet, angeschlossen. Die E/A-Baugruppen 5 stellen die dritte Hierarchieebene dar. Die Gesamtheit der Einrichtungen der einzelnen Hierarchieebenen, also der Leitstation 1, der Rechnerbaugruppen 3 und der E/A-Baugruppen 5, werden im Rahmen dieser Offenbarung als Komponenten bezeichnet.

Alle Komponenten sind mit einem nicht flüchtigen Speicher und einem Mikroprozessor ausgestattet. Derartige nicht flüchtige Speicher sind elektrisch lösch- und programmierbar und über beliebige Zeitintervalle ohne Stromversorgung datenhaltig. Zweckmäßigerweise sind die nicht flüchtigen Speicher als EEPROM (electrical erasable and programmable read only memory) ausgeführt.

Bei der Herstellung werden baugruppenspezifische Parameter jeder Komponente in dem ihr zugeordneten nicht flüchtigen Speicher abgelegt.

Zu den baugruppenspezifischen Parametern zählt mindestens der Hardwareversionsindex. Vorzugsweise ist dieser um Informationen wie die Bestellnummer, das Herstelldatum, die Seriennummer, die Chargennummer bzw. den Kartentyp ergänzt. Gegebenenfalls können weitere kartentypische bzw. -spezifische Parameter hinzugefügt werden.

Bei jeder Installation jeder Komponente werden die in den ihr zugeordneten nicht flüchtigen Speicher hinterlegten baugruppenspezifischen Parameter auf Kompatibilität mit implementierten Softwaremodulen überprüft. Im Falle gefundener Kompatibilität ist gewährleistet, daß die jeweilige Komponente in Verbindung mit den zugehörigen implementierten Softwaremodulen eine technisch funktionsfähige Einheit darstellt. Andernfalls wird bei erkannter Inkompatibilität ein Fehlersignal generiert und zur Abfrage durch übergeordnete Komponenten bereitgehalten.

Jede Komponente fragt die baugruppenspezifischen Parameter der ihr untergeordneten Komponenten ab. Erkannte Fehlersignale werden zur Abfrage durch die jeweilige übergeordnete Komponente bereitgehalten.

In der Leitstation 1 werden die baugruppenspezifischen Parameter aller Komponenten 1, 3, 5 der speicherprogrammierbaren Steuerung zusammengestellt und verwaltet. Bei im laufenden Betrieb auftretenden Fehlern, die auf einen Defekt einer Komponente 3, 5 beruht, ist sowohl die defekte Komponente auf entsprechende Fehlermeldungen hin lokalisierbar als auch für eine Reparatur oder einen Austausch der jeweiligen Komponente erforderlichen Daten in der Leitstation 1 verfügbar. Vorteilhafterweise stimmt der in der Leitstation 1 dokumentierte Stand der Komponentenausstattung, der in der speicherprogrammierbaren Steuerung steht, mit dem tatsächlichen Stand überein. Dadurch ist eine manuelle Bestandsaufnahme der räumlich verteilten speicherprogrammierbaren Steuerung verzichtbar.

Während des laufenden Betriebes werden darüber hinaus anfallende Betriebsdaten aufgenommen, die im Falle des Versagens der jeweiligen Komponente Aufschluß über mögliche latente Fehlerursachen in der jeweiligen Baugruppe oder in der speicherprogrammierbaren Steuerung geben können. So wird die Betriebsdauer registriert, indem ein Speicherbereich in dem nicht flüchtigen Speicher als Betriebsstundenzähler definiert ist, dessen Inhalt jeweils nach Ablauf einer Stunde inkrementiert wird.

Darüber hinaus ist auf jeder Komponente ein Temperatursensor zur Überwachung der Betriebstemperatur vorgesehen, überschreitet die Betriebstemperatur eine vorgegebene Obergrenze, wird dieses Ereignis und die Dauer dieses Ereignisses in dem nicht flüchtigen Speicher hinterlegt.

Vorteilhafterweise wird damit die systematische Eingrenzung von Ursachen für eingetretene Defekte unterstützt. Dies ist insbesondere bei der Behandlung von Gewährleistungsforderungen hilfreich.

Zweckmäßigerweise ist der nicht flüchtige Speicher in zwei gleichwertige Speicherbänke eingeteilt, die sequentiell mit denselben Informationen beschrieben werden. Vorteilhafterweise ist damit sichergestellt, daß bei unvorhersehbaren Unterbrechungen des jeweiligen Schreibvorganges, beispielsweise infolge Stromausfalles, mindestens eine Speicherbank gültige Informationen enthält, mit denen das Duplikat rekonstruiert werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Leitstation
2 Systembus
3 Rechnerbaugruppe
4 E/A-Bus
5 E/A-Baugruppe

Claims (3)

1. Verfahren zur Fehlererkennung in speicherprogrammierbaren Steuerungen, die modular aus verschiedenartigen elektrischen Komponenten hierarchisch zusammengesetzt sind, wobei jede Komponente eine physische Baueinheit ist, und mindestens eine höchstrangig übergeordnete Komponente als Leitstation ausgebildet ist, mit den folgenden Schritten:

• - nach jeder Installation wenigstens einer Komponente werden aus einem nichtflüchtigen Speicher der jeweiligen Komponente deren baugruppenspezifische Parameter gelesen und auf Kompatibilität mit implementierten Softwaremodulen überprüft,
• - übergeordnete Komponenten werden zusätzlich auf Kompatibilität mit dem baugruppenspezifischen Parameter jeder untergeordneten Komponente überprüft,
• - jede erkannte Inkompatibilität wird angezeigt
• - und untergeordnete Komponenten melden die aktuelle Konfiguration und jede erkannte Inkompatibilität an die jeweils übergeordnete Komponente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - während des Betriebes in jeder Komponente einsatzspezifische Parameter aufgenommen und kodiert in den nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden und
• - im Störungsfall die baugruppenspezifischen und die einsatzspezifischen Parameter der fehlerbehafteten Komponente dekodiert und analysiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben einsatzspezifischen Parameter aufeinanderfolgend in zwei logische Speichersegmente des nichtflüchtigen Speichers eingetragen werden.