Beschreibung
Layout-orientierte Erfassung von Automatisierungsinformationen
Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur grafischen Erfassung von Systemanforderungen und Spezifikationen in elektronisch auswertbarer Form.
Als Ausgangspunkt für die Automatisierung von Anlagen oder
Maschinen werden heutzutage vorwiegend technische Zeichnungen genutzt. Die Zeichnungen sind aus Sicht des Maschinen- oder Anlagenbaues bzw. der Verfahrenstechnik konzipiert. Bei einer zu entwickelnden Automatisierungslösung werden die zum System gehörenden Anforderungen und Spezifikationen in der Regel auf Basis dieser Zeichnungen formuliert. Beispielsweise werden Steuerungen für Not-Aus-Kreise, die Bildung von zu einer Steuerung gehörenden Komponentengruppe oder eine Netzwerkto- pologie auf Grundlage entsprechender Zeichnungen entwickelt. Die Entwicklung erfolgt hierbei durch händische Umsetzung aus der Zeichnung heraus, ohne dass spezielle Zeichnungselemente mit einer Semantik behaftet sind, die für die Spezifikation einer Automatisierungslösung automatisch genutzt werden kann. Die Umsetzung erfolgt vielmehr per Hand bzw. verbal. Hierbei werden relevante Informationen, die aus der Zeichnung entnehmbar sind, häufig nur unvollständig übertragen. Aus den technischen Zeichnungen können die Information für die Umsetzung einer Automatisierungslösung somit derzeit nicht direkt verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte, layout-orientierte Erfassung von Anforderungen und Spezifikationen für ein AutomatisierungsSystem und eine Bereitstellung der Informationen in elektronisch auswertbarer Form zu ermög- liehen.
Diese Aufgabe wird gelöst, durch ein System zur layoutorientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Informationen, mit ersten Mitteln zur grafischen Beschreibung von aus einzelnen Komponenten bestehenden Strukturen, zweiten Mitteln zum grafischen Etablieren mindestens einer gerichteten Beziehung zwischen den Komponenten der beschriebenen Strukturen und dritten Mitteln zur Spezifikation einer steuerungsrelevanten Verschaltung der Komponenten in Abhängigkeit von den etablierten Beziehungen.
Diese Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 .
Bei diesem Lösungsansatz wird steuerungsrelevante Information grafisch und interaktiv direkt in technische Zeichnungen integriert. Die Information wird durch vor- bzw. benutzerdefinierte Elemente eingebracht. Hierbei wird eine verfahrenstechnische Aufgabe mit Hilfe einer Zeichnung gelöst. Eine komplexe Struktur, die aus einzelnen, beispielsweise physika- lischen Komponenten besteht, wird mit zeichnerischen Mitteln beschrieben. Dabei werden die Komponenten in ihrer räumlichen Anordnung wiedergegeben. Ein physikalisches Layout, also eine Beschreibung, beispielsweise einer Fördereinrichtung, kann auf diese Weise erzeugt werden. Die beteiligten Komponenten werden anschließend in Bezug zueinander gesetzt. Dies erfolgt ebenfalls auf grafische Weise, indem beispielsweise ein Mate- rialfluss in einer Fördereinrichtung in die Struktur eingetragen wird.
In Abhängigkeit von der so definierten gerichteten Beziehung zwischen den beteiligten Komponenten der komplexen Struktur wird anschließend eine Verschaltung, das heißt eine steuerungsrelevante Verknüpfung, der einzelnen Komponenten spezifiziert bzw. aufgebaut. In Abhängigkeit von ihrer Lage inner- halb der komplexen Strukturen und in Abhängigkeit von den gerichteten Beziehungen zu den benachbarten Elementen, werden
die einzelnen Komponenten auf diese Weise im Gesamtsystem verschaltet.
Vorteilhaft bei der Verwendung des vorgestellten Systems ist die Tatsache, dass das Steuerungsverhalten einzelner Komponenten im Zusammenhang mit ihrer Umwelt anhand von Zeichnungen erfasst und spezifiziert werden kann. Ein Extrahieren steuerungsrelevanter Informationen aus einer Zeichnung durch einen Entwickler einer Automatisierungslösung und ein darauf- folgendes Interpretieren dieser Informationen mitsamt einer sich anschließenden Umsetzung erübrigt sich auf diese Weise. Die relevanten Informationen ergeben sich durch die in der Grafik etablierten Beziehungen zwischen den einzelnen beteiligten Komponenten. Die Spezifikation eines Steuerungsverhai- tens wird auf diese Weise enorm erleichtert und verbessert.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die steuerungsrelevanten Informationen zur Erfassung für ein Automatisierungssystem einer prozess- und/ oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen sind. Gerade bei der Konzeption komplexer industrieller Anlagen kommt es darauf an, einen möglichst effizienten Entwurf für die Steuerungstechnik und das damit verbundene Steuerungsverhalten einer Anlage zu entwerfen. Zeichnungen einer Anlagenstruktur müssen in steuerungsrelevante Informationen übersetzt werden. Hierbei kann es leicht zu einem Informationsverlust kommen bzw. in der Zeichnung vorhandene Informationen können vom Entwickler falsch interpretiert werden.
Das erfindungsgemäße System vereinfacht nun vor allem die Erfassung steuerungsrelevanter Informationen für derart komplexe Anlagen, da die Anlage, nachdem sie grafisch konzipiert wurde, in Bezug auf ihr Steuerungsverhalten automatisch anhand der Grafik auch spezifiziert werden kann. Sämtliche, in der Anlage verwendete Komponenten, sind in der Grafik als
Elemente repräsentiert und ihr Verhalten in der Gesamtstruktur der Anlage kann auf Basis der Grafik derart beschrieben
werden, dass die Einbindung aller Elemente in die Steuerung der Anlage genauestens spezifiziert werden kann. Speziell für den Entwurf komplexer Steuerungsaufgaben eignet sich das erfindungsgemäße System in hohem Maße.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in einer Bibliothek als Typen mit typenabhängigen Eigenschaften und Datenschnittstellen ausgebildet sind. Durch diese Ausbildung wird es einem Entwickler möglich, bestimmte, wiederkehrende Elemente, beispielsweise einer Anlage, in der Bibliothek abzulegen und ihnen spezielle Eigenschaften zuzuweisen. Beispielsweise kann in der Bibliothek ein Förderband oder ein Hubtisch abgelegt werden. Vom Benutzer können dann Eigenschaften defi- niert werden, die für genau diese Elemente typisch sind und immer wieder vorkommen. Hierbei können Eigenschaften sowohl vordefiniert sein, als auch von einem Benutzer jeweils frei gestaltbar. Die Ausprägung und Anzahl der benötigten Datenschnittstellen der einzelnen Komponenten sind ebenfalls in Zusammenhang mit den Typen in der Bibliothek hinterlegt. Die Datenschnittstellen haben ebenfalls spezielle Eigenschaften, die abhängig sind von der jeweiligen Komponente. Diese Ausbildung der Erfindung ermöglicht es, wiederkehrende Objekte vorgefertigt zu hinterlegen und verringert somit den Aufwand bei der Spezifikation einer Automatisierungslδsung, da auf wiederverwendbare Bausteine zurückgegriffen werden kann und die Komponenten durch ihre speziellen Datenschnittstellen bereits vorgegebene VerSchaltungsmöglichkeiten aufweisen, so dass einem Entwickler eine Vorauswahl von möglichen Kombina- tionen präsentiert werden kann. Der Aufwand für das Generieren einer Automatisierungslösung wird durch die Nutzung der Komponentenbibliothek somit deutlich verringert.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da- durch gekennzeichnet, dass die Verschaltung der Komponenten über die Datenschnittstellen vorgesehen ist. Eine derartige Verschaltung der Komponenten über die Datenschnittstellen ge-
währleistet, dass nur solche Komponenten ausgewählt werden können, die sich an eine bereits existierende Komponente bzw. deren Ports auch anschließen lassen. Die Verwendung der Datenschnittstellen für die Verschaltung gibt somit eine Aus- wähl möglicher Kombinationen vor, was einem Entwickler die Spezifikation einer Automatisierungslösung enorm erleichtert.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Etablierung der gerichteten Beziehungen zwischen den Komponenten auf Basis eines Materialflusses in einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgesehen ist. Um eine für die Steuerung einer Anlage essessentielle Vorgänger/Nachfolgerbeziehung von beteiligten Elementen zu etablieren, ist die Verwendung des Materialflus- ses innerhalb einer Anlage eine ideale Lösung, da einem Bediener des Systems der Materialfluss in seinem räumlichen Verhalten unmittelbar klar ist. Es müssen nicht auf akademische Weise die einzelnen Bauteile der Anlage in Beziehung zueinander gesetzt werden, sondern das einfache grafische Ein- tragen des Materialflusses in eine Zeichnung etabliert automatisch die so wichtige Vorgänger-Nachfolgerbeziehung. Die Spezifikation einer Automatisierungslösung wird durch diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung enorm erleichtert.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Materialfluss entgegengesetzter Informationsfluss zwischen den Komponenten vorgesehen ist. Ein dem Materialfluss entgegengesetzter rückwärtsgerichteter Informationsfluss zwischen den beteiligten Komponenten garantiert auf vorteilhafte Weise eine Möglichkeit der Rückverfolgung innerhalb des Systems. Eine Vorgänger-Komponente weiß jederzeit, ob ihre Nachfolger-Komponente über genügend Aufnahmekapazität für das weiterzuleitende Material verfügt, bzw. ob der Platz für das nächste Fertigungsstück auch be- reits wieder frei ist. Fertigungsrelevante Daten können außerdem durch diesen Informationsfluss auf einfache Art erhoben werden und eine Materialverfolgung, die beispielsweise im
Zusammenhang mit einem Trackingsystem auf der MES-Ebene (Manufacturing Execution Systems) erfolgt, wird somit gewährleistet .
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Etablierung der gerichteten Beziehungen zwischen Datenschnittstellen benachbarter Komponenten aus dem Abstand der Komponenten voneinander und vorliegenden Informationen zu der Datenschnittstellen vorgesehen ist. Die räumliche Lage von Komponenten im grafischen Layout kann auf diese weise vorteilhaft für den Aufbau bzw. die Spezifikation der Verschaltung der Komponenten untereinander genutzt werden. Die Beziehungen zwischen den Datenschnittstellen bzw. Ports zweier oder mehrerer benachbarter Komponenten kann auf Basis der geometrischen Information, z.B. Position im Layout, zusammen mit einem vorgebbaren Schwellwert für die Definition der im System bzw. dem Layout benötigten Nähe der Komponenten zueinander und spezifischen Informationen zu den Ports automatisch abgeleitet werden. Zu den Port-Informatio- nen gehören hier beispielsweise Angaben zum Typ oder zur
Richtung des Datenflusses (IN/OUT) . Sind die entsprechenden Informationen vorhanden, so kann ein Anwender des Systems die Beziehung und damit die Verschaltung auf einfache Weise etablieren, indem die Komponenten, beispielsweise mittels einer Maus, auf der Oberfläche eines Bildschirms in die entsprechenden Positionen zueinander gebracht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Typen- und/oder Instanzen- und/ oder Ortsinformationen zu den Komponenten zur Verwendung aus dem grafischen Layout vorgesehen sind. Eine spezifische Beschreibung der verwendeten Komponenten, wie beispielsweise Hubtischen oder Förderbändern, wird aus dem grafischen Layout bereits ermöglicht. Diese Informationen können auf vorteil- hafte Weise dann für die Verwendung von beispielsweise Instandhaltungsmanagementsystemen genutzt werden. Einem Instandhaltungsmanagementsystem kann hierbei eine Ortsinforma-
tion auf der grafischen Basis zugeführt werden. Die Information zu den beteiligten Komponenten muss nicht extra in ein derartiges System eingegeben werden. Eine Nutzung weiterführender Informationssysteme, wie beispielsweise auch Anlagen- Informationssysteme wird auf diese Weise deutlich erleichtert und auch finanziell einfacher umsetzbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vierte Mittel zum layout-orien- tierten Hinzufügen weiterer Eigenschaften zu Komponenten vorgesehen sind. Einem Entwickler wird hierdurch ermöglicht, weitere Attribute, beispielsweise über ein gesondertes Eingabefeld auf der Bedienoberfläche des Systems, in der Grafik einer speziellen Komponente bereits hinzuzufügen. Diese Ei- genschaften können z. B. Funktionen wie "schalte rauf" oder "schalte runter" sein, die durch den Entwickler auf der grafischen Ebene einer Komponente bereits hinzugefügt werden. Das automatisierungstechnische Verhalten der einzelnen Komponenten wird auf diese Weise einfacher bereits im grafischen Layout erfasst und für die Verwendung einer Automatisierungs- lösung zur Verfügung gestellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein layout-orientiertes Zusammen- fügen von Komponenten zu Gruppen vorgesehen ist. Vorteilhafte ist auch, dass eine Layout-orientierte Zuweisung einer übergeordneten Semantik zu den Gruppen vorgesehen ist. Mehrere Komponenten können beispielsweise im Zusammenhang mit einer gewissen Funktion in Verbindung stehen. So gibt es beispiels- weise sogenannte "Emergency Areas" , die einheitlich abgeschaltet werden müssen. Ebenso können mehrere Komponenten einer bestimmten Steuerung zugewiesen werden oder mehrere Komponenten können einem bestimmten Bereich zugewiesen werden, in dem ein System zum Bedienen und Beobachten (B&B-System bzw. HMI, Human Machine Interface) verwendet wird.
Das Zusammenfügen von Komponenten zu Gruppen erleichtert die Zuweisung beispielsweise zu einer Steuerung oder einem HMI. Hierbei können die Gruppen sich beliebig überlappen. Das heißt, eine Komponente kann mit anderen Komponenten einem be- stimmten Controller zugewiesen werden, aber sie wird mit wiederum anderen Komponenten auf einem B&B-System optisch mit ihren Daten repräsentiert. Den Gruppen kann hierbei jeweils ein einheitliches Verhalten in Form einer Funktion zugewiesen werden. Diese Ausbildung ermöglicht eine einfache Strukturie- rung der Anlage und eine einfache Abbildung der daraus resultierenden Automatisierungslösung. Eine durchgängige Entwicklung des gesamten Automatisierungskonzeptes einer Anlage wird auf diese Weise enorm vereinfacht.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnung von Elementen zur Eingrenzung erlaubter Wertebereiche und/oder Attribute zu Komponenten und/oder funktionalen Gruppen und/oder Datenschnittstellen vorgesehen ist. Durch das Einfügen derartiger "Constraint Elemente", welche die möglichen Interaktionen zwischen Datenschnittstellen, Komponenten oder funktionalen Gruppen einengen bzw. limitieren können, kann die Gültigkeit von Beziehungen definiert werden. Dies ermöglicht zum Einen die Validierung der etablierten Beziehungen, indem sich auto- atisch nur die Komponenten ausgewählt werden, die sich an eine bereits existierende Komponente bzw. deren Schnittstellen ohne Verletzung der "Constraints" anschließen lassen. Zum Anderen können daraus Informationen abgeleitet werden, wie z.B. ob die maximale Anzahl von Port-Verbindungen an einem Multi-Port erreicht ist, oder ob beispielsweise die Summe der Verbraucher den zulässigen maximalen Strom übersteigt. Möglich ist durch die Einführung virtueller Komponenten mit entsprechenden "Constraints" auch die Überprüfung einzuhaltender Randbedingungen einzuführen. So kann z.B. eine Schwelle defi- niert werden für die maximalen Kosten über alle verwendeten Komponenten.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein layout-orientiertes Generieren einer Netzwerkkonfiguration zur Kommunikation der Komponenten einer prozess- und/oder fertigungstechnischen Anlage vorgese- hen ist. Sind die einzelnen Komponenten in Beziehung zueinander gesetzt, und sind auf Basis von zu Gruppen kombinierten Komponenten hδherwertige automatisierungsrelevante Einheiten definiert worden, so kann eine Vernetzung der beteiligten Komponenten auf der grafischen Ebene direkt erfolgen. Die Netztopologie muss nicht extra entwickelt werden. Sie ergibt sich vielmehr automatisch aus der Lage der Komponenten und den zwischen den Komponenten definierten Beziehungen. Eine einfache Konzeption und Spezifikation der benötigten Netz- werktopologie ist auf diese Weise möglich.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung des Systems zum Erfassen steuerungsrelevanter Informationen,
FIG 2 eine schematische Darstellung einzelner Komponenten mit ihren gerichteten Beziehungen und Eigenschaften,
FIG 3 eine schematische Darstellung der grafischen Wiedergabe einer Teilanlage.
FIG 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung des Systems zur layout-orientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Informationen. Im System wird mit Hilfe erster Mittel 1 eine grafische Beschreibung, beispielsweise einer aus einzelnen Komponenten 21x..j bestehenden Anlage, erstellt. Die Komponenten 21χ..j werden aus einer Menge von in einer Bibliothek 25 hin- terlegten Komponenten 21ι..n ausgewählt. Hierbei werden die ausgewählten Komponenten 21χ..j zur grafischen Beschreibung der Anlagenstrukturen 22 genutzt, wodurch eine komplexe Anla-
ge grafisch zusammengestellt werden kann. Mit Hilfe der zweiten Mittel 2 werden zwischen den ausgewählten Komponenten 21ι..j gerichtete Beziehungen 23 grafisch beschrieben, so dass sie im Layout hinterlegt sind. Mittels dritter Mittel 3 wird die Spezifikation einer Verschaltung 24 zwischen den ausgewählten Komponenten 21ι,.j generiert. Die Verschaltung 24 erfolgt in Abhängigkeit von den gerichteten Beziehungen 23 über Datenschnittstellen 26. Auf diese Weise werden die Komponenten 21ι..j datentechnisch in Beziehung zueinander gesetzt.
Der Vorteil der in FIG 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausbildung des Systems besteht darin, dass Teile einer Anlage, hier als Menge beliebiger Komponenten 21ι..n repräsentiert, auf einfache Weise grafisch in Beziehung zueinander gesetzt werden können. Ihre datentechnischen Schnittstellen 26 können durch Definition gerichteter Beziehungen 23 anhand des Layout miteinander verknüpft und direkt in steuerungsrelevante Informationen umgesetzt werden.
Hierbei besitzen die Komponenten 2l!..n jeweils eine eindeutige Kennung und eine Typen-Information. Den Komponenten 21ι..n können beliebig viele Eigenschaften, sogenannte Attribute, zugeordnet werden. In FIG 2 sind die Eigenschaften der Komponenten 21ι..n durch Symbole unterschiedlicher Form repräsen- tiert. Eigenschaften bzw. Attribute von Komponenten 21ι..π können hierbei sowohl klassische Daten-Typen wie beispielsweise "Integer" oder "Real" sein, es können aber auch Strukturen wie "Felder" bzw. "Arrays" sein. Als Attribute können auch Anzahlen von Datenschnittstellen 26, sogenannte Ports zugeordnet sein. Ebenfalls ist es möglich, als Attribute
Links auf weitere Elemente, wie beispielsweise Dateien oder Einträge in anderen Dokumenten zu definieren. Hierbei kann einem sogenannten Link-Attribut eine definierte Zugriffsschnittstelle (z.B. in Form einer DLL) zugewiesen werden. Ei- ne derartige Zugriffsschnittstelle ermöglicht den Zugriff auf Daten in einem referenzierten Element, beispielsweise einem Excel-File.
Mit Hilfe der Attribute kann Komponenten 21χ..n eine Semantik 32 zugeordnet werden. Einer Komponente 21i innerhalb einer Anlage kann z.B. zugewiesen werden, dass es sich bei ihr um ein Förderelement oder einen Hubtisch handelt. Einem Attribut kann ebenfalls eine Regel zugewiesen werden, welche beschreibt, wie ein bestimmter Attributwert sich aus anderen Attributen ableiten lässt. Neben den Attributen besitzen die Komponenten 21χ..n eine beliebige Anzahl von Ports bzw. Datenschnittstellen 26. Komponenten, die Ports bzw. Datenschnitt- stellen 26 mit gleichem Aufbau haben, können über diese
Schnittstellen miteinander verbunden werden. Bei dem Aufbau eines Ports ist die Anzahl und der Typ der jeweiligen Attribute, die den Port beschreiben, relevant. Einzelnen Attributen eines Ports bzw. dem gesamten Port kann eine Verbindungs- richtung im Sinne von In/Out zugeordnet werden. Diese Verbindungsrichtung kann unidirektional im Sinne eines "Entweder - Oder" ausgebildet sein, wenn ein Förderelement nur eine Förderrichtung hat . Die Verbindung kann aber auch bidirektional im Sinne eines "Sowohl als auch" ausgebildet sein, wenn ein Förderelement zwei Förderrichtungen (Vor/Zurück; Hoch/Runter) aufweist. Der Port kann dabei als IN und Out definiert werden, um beide Richtungen zuzulassen oder einem grafischen Port als Repräsentant ist ein logischer IN-Port und ein logischer OUT-Port zugewiesen. Es können auch Multi-Ports defi- niert werden, die mit mehr als einem anderen Port verbunden werden können.
Wird den für die Beschreibung ausgewählten Komponenten 21]...j mit Hilfe der zweiten Mittel zum grafischen Etablieren einer gerichteten Beziehung 23 eine Richtung derart zugewiesen, dass jede Komponente 21ι einen definierten Vorgänger und einen definierten Nachfolger erhält, so können die beteiligten Komponenten 21ι..j über ihre vorhandenen Ports bzw. Datenschnittstellen 26 miteinander verschaltet werden. Allein durch das grafische Anordnen der Komponenten 21χ..j, die ihre steuerungsrelevante Individualinformation in Form ihrer Eigenschaften und ihrer Datenschnittstellen 26 bereits beinhal-
ten, kann also eine Automatisierungslösung spezifiziert werden. Hierbei sind die einzelnen Komponenten 21ι..j als Objekte zu betrachten, die im Gesamtsystem der Anlage in Abhängigkeit von ihren Nachbarn bestimmte Eigenschaften ausprägen. Die für die Spezifikation der Steuerung relevanten Informationen können somit direkt aus der Lage der einzelnen Komponenten 21a...j in der grafischen Repräsentation entnommen werden.
FIG 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dar, in der die Beziehungen 23 zwischen den ausgewählten Komponenten 21x..j mit Hilfe eines Materialflusses 27 etabliert werden. Hierbei erfolgt die Verbindung von Ports bzw. Datenschnittstellen 26 auf grafische Weise. Es wird einfach entlang des Materialflusses 27, wie er in einer Anlage geplant ist, eine Verbindungslinie zwischen den grafisch repräsentierten Ports gezogen. Wird ein Materialfluss 27 für die Etablierung der Verbindung benutzt, so ist die Verbindung automatisch gerichtet. Die Verbindung kann ebenfalls erfolgen, indem die Komponenten 21ι..j einfach entsprechend platziert werden, so dass Ports bzw. Datenschnittstellen 26 zu den
Nachbarelementen bzw. Komponenten 21ι..j automatisch aufgebaut werden, falls die Elemente sich in einer definierten Entfernung zueinander befinden. Ein dem Materialfluss 27 entgegengesetzter Informationsfluss 28 wird durch das System automa- tisch etabliert. Der Informationsfluss 28 läuft entlang der aufgebauten Datenschnittstellen 26 zwischen den Komponenten 21ι..j.
Zu den Komponenten 21ι..j existiert jeweils eine Information, die den Typ der jeweiligen Komponente 21ι beschreibt, aber auch ihre Identität sowie ihre Eigenschaften, beispielsweise die Anzahl der Datenschnittstellen 26 sowie deren Eigenschaften. Hierbei kann eine Komponente 21ι auch eine weitere Komponente 21iι:L/ in Form einer Eigenschaft, enthalten. Eine Schachtelung von Komponenten derart, dass Komponenten aus anderen Komponenten bestehen können, wird durch diese Ausbildung ermöglicht. Beispielsweise können hierdurch Einbaukompo-
nenten, wie etwa Schaltschränke oder Racks im Layout der Anlage realisiert werden. Eine übergeordnete Komponente besitzt dementsprechend auch übergeordnete Eigenschaften.
Die grafischen Repräsentanten der Komponenten 21ι..n können beispielsweise in 2D- oder auch in 3D-Form vorliegen und sie besitzen allgemeine Eigenschaften der Komponenten 21ι..n, die sie repräsentieren, d.h. sie haben eine bestimmte Position, eine Ausrichtung, eine Größe und eine spezifische Form. Neben Typ, Identität und Ort 29 kann einer Komponente 21ι auch eine Menge weiterer Eigenschaften 30 zugewiesen werden. Diese zusätzlichen Eigenschaften 30 können den Komponenten 2l!..n vordefiniert zugewiesen werden, so dass sie in der Komponentenbibliothek 25 zur Verfügung stehen. Ebenso können jedoch vom Anwender Eigenschaften mit Hilfe spezieller Eingabefenster jederzeit eingegeben und den Komponenten 21ι..n zugewiesen werden.
Vorteilhaft bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung der Erfindung ist vor allem, dass die einzelnen Elemente bzw.
Komponenten 21x..j, aus denen eine Anlage besteht, auf einfache Weise miteinander in Beziehung gesetzt werden können. Die Komponenten 21ι..j sind entweder grafisch derart angeordnet, dass sie über eine definierte Entfernung zu benachbarten Ob- jekten Verbindung aufnehmen und eine Verschaltung auf Basis dieser räumlichen Nähe erfolgen kann. Andererseits ist es möglich, die Verschaltung zwischen den Komponenten 21ι..j dadurch zu realisieren, dass die Komponenten 21ι..j in eine gerichtete Beziehung 23 zueinander gesetzt werden, indem ein Anwender des Systems, beispielsweise durch Eintragen eines Materialflusses 27 eine unidirektionale Verbindung zwischen den beteiligten Komponenten 21a...j aufbaut. Über die jeweiligen Datenschnittstellen 26 wird dann eine Verknüpfung der Komponenten 21ι..j realisiert und ein Datentransfer zwischen den Komponenten 21ι..j ermöglicht.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Materialfluss 27 einem Informationsfluss 28 zwischen den Komponenten 21x..j entgegengesetzt ist. Dies ist beispielsweise günstig, wenn der Materialfluss 27 innerhalb der Anlage im Rahmen eines MES-Systems nachvollzogen werden soll. Der entgegengerichtete Informati- onsfluss 28 ist essentiell für das reibungslose Funktionieren der Komponenten 21ι..j im Gesamtsystem. Er stellt sicher, dass eine Komponente 21ι weiß, in welchem Status sich ihre Nachfolgerkomponente 21ι+ι befindet und ob beispielsweise ein Ma- terial weitergereicht werden kann.
Jede Komponente ist innerhalb des Systems als Objekt repräsentiert, welches Eigenschaften, wie beispielsweise Typ, Identität, Ort 29, aber auch benutzerdefinierte bzw. funkti- onsabhangige Eigenschaften 30 beinhaltet. Das Verhalten der jeweiligen Komponenten ist somit schon innerhalb der grafischen Darstellung dahingehend dokumentiert, dass bei einer Verknüpfung der Datenschnittstellen 26 automatisch die steuerungsrelevanten Informationen der einzelnen Komponenten er- fasst werden können und in Beziehung zueinander gesetzt werden können. Auf diese Weise wird automatisch bei Aneinanderfügen der Komponenten 21L.J bzw. Eintragen des Materialflusses 27 die steuerungsrelevante Information erfasst und steht für die Spezifikation einer Automatisierungslösung des gra- fisch dargestellten Systems vorteilhaft für den Entwickler zur Verfügung.
FIG 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung des Systems zur layout-orientierten Erfassung von steuerungsrelevanten Infor- mationen, bei den Komponenten 21x..i zu Gruppen 31 zusam enge- fasst werden. Den Gruppen 31 kann hierbei eine übergeordnete Semantik 32 zugewiesen werden. Nach Abschluss der Konfiguration einer Anlage auf grafische Weise kann mit Hilfe des Systems eine Netzwerkkonfiguration 33 grafisch etabliert werden.
Bei der Erstellung der Kommunikationsnetze 33 werden grafische Beziehungen zwischen den Kommunikations-Komponenten,
beispielsweise einem Profibus, und den Steuerungskomponenten, beispielsweise einer SPS, aufgebaut. Dieser Aufbau erfolgt über Datenschnittstellen/Ports 26 bzw. deren grafische Repräsentanten. Die Etablierung erfolgt auf Basis eines Informati- onsflusses 28 oder Energieflussbeziehungen. Neben dem Materialfluss 27 lassen sich somit beliebige andere Informations- , Energie- oder Stoffflüsse im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems grafisch und damit auch datentechnisch erfassen.
In FIG 3 ist dargestellt, wie Komponenten 21ι..ι sich zu funktionalen Gruppen 31 zusammenfassen lassen. In der grafischen Repräsentation erfolgt dies durch Bildung einer Selektions- menge und der Auswahl einer funktionalen Gruppe 31, beispielsweise in einem Tree-View und der Ausführung einer Menge von Operationen, beispielsweise hinzufügen/entfernen. Auf diese Weise können Komponenten 21χ..i zu einer Gruppe 31 hinzugefügt oder entfernt werden. Komponenten 21χ..j, funktionalen Gruppen 31 und Datenschnittstellen 26 können dabei sogenannte "Constraint Elemente" zugeordnet werden. Hierbei han- delt es sich um Elemente, die Zwänge ausüben, derart, dass beispielsweise die Gültigkeit von Wertebereichen einzelner Merkmale bzw. Attribute definiert wird.
Die Zuweisung einer übergeordneten Semantik 32 (PLC-Area 32a, HMI-Area 32b) zu spezifischen Gruppen 31 hat den Vorteil, dass eine Menge von Komponenten 21ι..ι mit einer übergeordneten Eigenschaft belegt werden kann. Beispielsweise können mehrere Komponenten 21ι..ι derart zusammengefasst werden, dass sie im Rahmen eines B&B-Systems 40 repräsentiert werden, um auf der Anlage bzw. dem Shop-Floor für einen Bediener der Anlage 41 visualisiert zu werden. Desgleichen können Komponenten 21ι,.ι zusammengefasst werden, um sie einer Steuerung (SPS, PLC) 42 zuzuweisen. Ebenso können spezielle Schaltkreise realisiert werden, die beispielsweise ein Not-Ein/Aus im Rahmen einer "Emergency Area" repräsentieren. Gruppen 31 können beliebig zusammengestellt werden und eine Komponente 21ι kann einer beliebigen Zahl von Gruppen 31 zugeordnet werden.
Ein höherwertiges Verhalten der beteiligten Komponenten 21ι..ι kann somit auf einfache Weise aus dem grafischen Layout abgeleitet werden und die dazu benötigten automatisierungsrelevanten Informationen werden automatisch zur Verfügung ge- stellt. Desgleichen kann eine Netzwerktopologie 33 auf einfache Weise realisiert werden. Die Auslegung des zu spezifizierenden Netzwerkes ergibt sich automatisch aus den Beziehungen 23 der Komponenten 21χ..j zueinander. Die Frage, welche Datenverbindung verwendet werden soll, beispielsweise ein Bussys- tem 33a oder ein Ethernet 33b , kann anhand der vorliegenden automatisierungsrelevanten Informationen im grafischen System bereits spezifiziert werden. Ebenso kann beispielsweise die redundante Auslegung von Datenübertragungsvorrichtungen anhand der zugrundeliegenden Information konzipiert werden, da sich aus dem Layout eindeutig ergibt, welche Bereiche der konzipierten Anlage sicherheitsrelevant sind und somit über eine redundante Datenübertragungsvorrichtung verfügen müssen.
Insgesamt erleichtert die in FIG 3 dargestellte Gruppierung der Komponenten 21ι..j zu höherwertigen Einheiten die Konzeption der Automatisierungslösung der Anlage auf einfache Weise, da den höherwertigen Einheiten jeweils eine übergeordnete Semantik 32, Zugehörigkeit zu eine Steuerung oder einem B&B- System, zugewiesen werden und eine Strukturierung grafisch auf Basis des Anlagenlayouts durch den Entwickler erfolgen kann.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein System sowie ein Verfahren zur grafischen Erfassung von Systemanforderungen und Spezifikationen in elektronisch auswertbarer Form. Elemente einer Anlage werden grafisch durch auswählbare Komponenten 21 repräsentiert. Die Komponenten 21 werden grafisch in eine Beziehung 23 zueinander gebracht und eine steuerungsrelevante Verschaltung 24 wird auf Basis der etablierten Beziehung 23 automatisch spezifiziert und in elektronischer Form bereitgestellt.