EP3111283A1 - Verfahren zur betätigung eines sicheren schaltelements einer anlage - Google Patents

Verfahren zur betätigung eines sicheren schaltelements einer anlage

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EP3111283A1
EP3111283A1 EP15707322.2A EP15707322A EP3111283A1 EP 3111283 A1 EP3111283 A1 EP 3111283A1 EP 15707322 A EP15707322 A EP 15707322A EP 3111283 A1 EP3111283 A1 EP 3111283A1
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EP
European Patent Office
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mode
user
display
user interface
switching element
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15707322.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Kaufleitner
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B&R Industrial Automation GmbH
Original Assignee
Bernecker und Rainer Industrie Elektronik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bernecker und Rainer Industrie Elektronik GmbH filed Critical Bernecker und Rainer Industrie Elektronik GmbH
Publication of EP3111283A1 publication Critical patent/EP3111283A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/10—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using selector switches
    • G05B19/106—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using selector switches for selecting a programme, variable or parameter
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    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/409—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using manual data input [MDI] or by using control panel, e.g. controlling functions with the panel; characterised by control panel details or by setting parameters
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34316—Install nc system, check voltages, power supply with incorporated a-d

Definitions

  • the invention relates to a method for actuating a mode selector element of a plant by a secure control process, the plant having a functional control and communication links, and wherein the functional controller comprises a memory unit, a (flow) control device, a display and a user interface.
  • Safety switches perform a personal protection function, and any malfunctions can result in serious personal injury. Therefore, there are special precautions for safety switches. For example, safety components must not be bypassed, turned away, removed or otherwise rendered ineffective. Furthermore, for example, a switching operation may only be triggered directly and directly by specially provided actuators.
  • safety control process in particular a control process is considered in connection with the subject description, which causes a change in the operating mode of the system.
  • Machines and other systems of the newer generation usually have a machine or system visualization, which is based on an integrated operating concept and has an access and authentication concept tailored to the system requirements. Due to the requirements set out above, it is currently not possible to integrate the selection of the operating mode into the system visualization or the access and authentication concept.
  • An advantageous embodiment of the invention may have the additional step of performing an identity check of the user upon receiving the user input and / or the confirmation. This prevents a circumvention of the security measures.
  • the method can be applied in an advantageous manner to a system in which at least parts of the user interface are displayed on the display as visualization elements, so that the method can also be used with modern operating concepts.
  • Visualization element or “visualized element” in this context, all elements are referred to, which can be computer-aided generated and made visible to the user. This relates in particular to displays on a screen, for example in the form of so-called “icons”, which can be selected or changed, for example by mouse click or touch-sensitive screens ("touchscreen”), by touching them or in some other way. Visualization elements can also be displayed in three dimensions, such as in holographic representation or as an element on a 3D screen, and selected for example by 3D gesture control.
  • the operation selection actuator can be displayed as a visualized element on the display. This allows the operation selection actuator to be available only to authorized users. The item may either not be displayed at all to unauthorized users, or it may be marked as not selectable by a changed appearance (e.g., colorless or pale).
  • the step of checking may further comprise the following steps:
  • the request for confirmation of the user input may be a visualized element that is displayed spatially offset from the operation selection actuation element.
  • the input can be made very intuitive by, for example, the same or a similar element (for example, in a different color or shape) appears at a different location on the screen for the user after pressing the mode-actuating element, which then confirms the Selection must be pressed again.
  • the communication steps of the method according to the invention run unnoticed in the background for the user. As a result, it can also be avoided that operating mode actuating elements are actuated inadvertently.
  • a plant visualization can be displayed on the display.
  • a standardized interface device for example in the form of a tablet PC, can perform the entire functionality of the user interface. This allows a subsequent adaptation, modification or supplementation of the appearance or the functionality of the interface even without hardware changes.
  • at least one communication connection can use a bus protocol.
  • the inventive method makes it possible to transmit safe control commands via a potentially unsafe bus connection. This avoids the need for a separate wiring.
  • bus protocols any protocols may be used which are appropriate for the respective application.
  • Ethernet protocols such as POWERLINK, Ethernet IP, ProfiNet, Ethercat, etc. are used in automation.
  • safety protocols are usually used, such as OpenSAFETY, ProfiSafe, ClPsafety, Safety over Ethercat, etc.
  • Ethernet protocols and safety protocols are well known. which is why it will not be discussed further here.
  • the method according to the invention can be used universally for different installations, such as, for example, machines, steam boiler systems, transport devices, power plants or other energy supply installations.
  • FIG. 1
  • Fig. 1 shows a block diagram of an exemplary plant, with which the method according to the invention can be used, and
  • Fig. 2 illustrates the steps of the method according to the invention in a flow chart.
  • FIG. 1 schematically shows, by way of example, a compilation of some elements of an automated production line, with the individual components communicating with one another via a bus 1.
  • a machine 2 a mode switching element 3, a computing unit 9 and a control console 5 are connected to each other via the bus 1.
  • FIG. 1 a symbol for a deep drawing press is shown in FIG. 1, but it should be understood that the method according to the invention can also be advantageously used with completely different machines or systems in which the provision of a secure control is required or desired.
  • the machine 2 is connected to an emergency stop switch 4, wherein an actuation of the emergency stop switch 4 is not communicated via the bus 1 for safety reasons. Therefore, the emergency stop switch 4 is connected to the machine 2 via a direct wiring 6, as required by the relevant standards and is generally common.
  • the display 7 and some or all operating elements 8 can also be designed as a touchscreen operating panel, whereby particularly intuitive operating concepts become possible, wherein a machine visualization can also be integrated into the display or the control panel.
  • the control unit for the flow control of the machine 2 can either be integrated in the control console 5, or it can be designed as a separate unit, which is particularly advantageous if the flow control requires more complex arithmetic operations, as for example in the control of CNC cells necessary is.
  • Fig. 1 is a own computing unit 9, which has a memory unit 10, provided for the flow control of the machine 2.
  • control console 5 and the arithmetic unit 9 together form the functional controller 1 1 of the machine 2.
  • the user selects the desired operating sequences for the machine 2 via the control console 5.
  • the user input is transmitted via the bus 1 to the arithmetic unit 9, evaluated by this and converted into control commands, which in turn are transmitted via the bus 1 to the corresponding actuators of the machine 2.
  • the arithmetic unit 9 also evaluates sensor information received from the machine 2 via the bus 1 and sends display information to the control console 5.
  • the arrangement of the machine control elements in Figure 1 is purely exemplary and well known in the art in that it can be realized in many different ways. Depending on the application concept, several different bus systems can also be used or wireless transmission systems can also be used.
  • operating mode switching element 3 is understood to mean a switching element whose positioning functionality acts directly on the machine 2.
  • the operating mode switching element 3 is connected to the machine 2 via a direct wiring 6 ', so that safe control commands can be transmitted from the mode selector switch element 3 directly to the machine 2 without the signal line having to be shared with other elements, as is the case with the bus topology.
  • the mode switching element 3 is connected on the one hand via the direct wiring 6 'to the machine 2, on the other hand, it also has a connection to the bus 1, via which it can communicate with the other elements of the system.
  • the operating mode switching element 3 is separated from the associated operating mode actuating element 3 '- in the case illustrated in FIG. 3, a mode selection switch.
  • the mode switching element 3 and the associated mode actuating element 3 'thus enable safe control for the selection of the operating mode in this example.
  • the operating mode actuating element 3 ' can also be represented, for example, as a virtual object on a touchscreen user interface and actuated by the user via this surface, as indicated in FIG. 1.
  • FIG. 2 illustrates the individual steps of the method according to the invention in a block diagram, reference being also made in the following description to elements which are illustrated in FIG.
  • a mode actuator 3 ' is provided to a user for secure control at a user interface, for example, at the display 7.
  • This mode actuator may also be arranged as a separate control on the control console 5.
  • actuation of the mode actuator may require a key or other means of identification, but release may also be based on a general access and authentication concept.
  • the mode actuator may also be implemented as an interactive virtual object, for example in the case of a touch screen display on which the mode actuator 3 'may be actuated by touching the touch screen. This makes it possible to provide the switching element only if this requires the situation and the required authorization is available. For example, a two-hand switch, such as two spaced-apart buttons, could only be superimposed on the screen if the workflow required the actuation of that switch.
  • step 102 user input is received at the user interface, due to which the configuration of the mode switching element 3, and thereby the operating mode of the machine 2, is to be changed. This can be done, for example, by turning the operating selector switch or by touching the corresponding virtual object or the corresponding virtual objects on the touchscreen.
  • step 103 the data of the selected configuration change is backed up.
  • the protection can either take place in a separate memory element of the control console 5, or in another memory unit, such as the memory unit 10 of the computing unit 9 shown in FIG. 1.
  • the data are stored on the one hand to be available for the later step of the test On the other hand, the stored data can be used as log files.
  • the data for the selected configuration change is transmitted from the functional controller 1 1 via the bus 1 to the mode switching element 3.
  • the selected configuration of the mode switching element 3 is not taken over immediately, but it is initially generated a security query.
  • step 105 the operating mode switching element 3 transmits the received data (or data corresponding thereto, from which the received configuration change results) to the functional controller 11.
  • step 106 a check is made as to whether the configuration change transmitted back to the functional controller 11 from the mode switching element 3 in step 105 coincides with the configuration change stored in step 103 and sent to the mode controller in step 104. Switching element 3 has been transmitted.
  • this step may also require user input if desired by security protocols.
  • a request for confirmation of the user input is displayed on the display 7.
  • This request can be presented in a variety of ways as required, such as in the form of a pop-up window or as a virtual control element appearing on an interactive user interface, or by the flashing of a button.
  • the confirmation request could also be signaled, for example, by the fact that the currently operated spaced control surfaces change color and must be pressed again, or if the control surfaces change position (eg jump to another position), so the hands have to follow them.
  • the user can thus confirm the confirmation prompt at the user interface in any manner, for example by pressing a key, by clicking or touching a control panel, by a gesture or in any other manner known in the art.
  • the acknowledgment is transmitted to the mode switching element 3. This ensures on the part of the mode switching element 3 that the signaled change in the configuration was neither an oversight nor a signaling error.
  • the mode switching element 3 assumes the selected configuration, this being signaled directly to the machine 2 via the direct wiring 6 'and switching to the new operating mode.
  • step 101 Thereafter, the process may be restarted again at step 101, either as needed or as needed, providing the mode actuator either permanently or made available only on the basis of certain conditions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung eines Betriebswahl-Schaltelements einer Anlagedurch einen sicheren Steuerungsvorgang, wobei die Anlage eine funktionale Steuerung und Kommunikationsverbindungen aufweist, und wobei die funktionale Steuerung eine Speichereinheit, eine (Ablauf)Steuerungsvorrichtung, eine Anzeige und eine Benutzerschnittstelle aufweist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Betriebswahl-Betätigungselements an einer Benutzerschnittstelle; an der Benutzerschnittstelle Empfangen eine Benutzereingabe zur Änderung der Betriebsart; Übermitteln der Daten der Betriebsartänderung an das Betriebswahl-Schaltelement; Rückübermitteln der Daten der Betriebsartänderung von dem Betriebswahl-Schaltelement an die funktionale Steuerung; Prüfen, ob die Betriebsart der rückübermittelten Daten mit der vom Benutzer gewählten Betriebsart übereinstimmt; Übermitteln einer Bestätigung an das Betriebswahl-Schaltelement; und Ändern der Betriebsart durch das Betriebswahl-Schaltelement.

Description

Verfahren zur Betätigung eines sicheren Schaltelements einer Anlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung eines Betriebswahl-Schaltelements einer Anlage durch einen sicheren Steuerungsvorgang, wobei die Anlage eine funktionale Steuerung und Kommunikationsverbindungen aufweist, und wobei die funktionale Steuerung eine Speichereinheit, eine (Ablauf)Steuerungsvorrichtung, eine Anzeige und eine Benutzerschnittstelle aufweist.
Sicherheitsschalter erfüllen eine Personenschutzfunktion, wobei etwaige Fehlfunktionen zu schweren Verletzungen von Personen führen können. Daher bestehen für Sicherheitsschalter besondere Vorkehrungen. Zum Beispiel dürfen Sicherheitsbauteile nicht umgangen, weggedreht, entfernt oder auf andere Weise unwirksam gemacht werden. Weiters darf zum Beispiel ein Schaltvorgang nur direkt und unmittelbar durch speziell dafür vorgesehene Betätiger ausgelöst werden.
Als„sicherer Steuerungsvorgang" wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen Beschreibung insbesondere ein Steuerungsvorgang angesehen, der eine Änderung der Be- triebsart der Anlage bewirkt.
Ein besonderes Augenmerk gilt der Schaltung für die Wahl der Steuerungs- oder Betriebsart. Die Anwahl einer Betriebsart, beispielsweise an Maschinen, stellt eine Sicherheitsfunktion im Sinne der IEC 61508, ISO 13849, bzw. der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG dar und darf daher nur mit hierzu geeigneten Betriebsmitteln ausgeführt werden. Die Schaltung muss dabei allen anderen Steuerungs- und Betriebsfunktionen außer dem Not-Halt übergeordnet sein. Ist die Maschine so konstruiert und gebaut, dass mehrere Steuerungs- und Betriebsarten mit unterschiedlichen Schutzmaßnahmen und/oder Arbeitsverfahren möglich sind, so muss sie mit einem in jeder Stellung abschließbaren Steuerungs- und Betriebsartenwahl- schalter ausgestattet sein. Jede Stellung des Wahlschalters muss deutlich erkennbar sein und darf nur einer Steuerungs- und Betriebsart entsprechen. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass die Nutzung bestimmter Funktionen der Maschine auf bestimmte Personenkreise beschränkt werden kann. Analoge Anforderungen bestehen auch für andere Sicherheitsschalter, wie etwa für Zweihandschalter oder Zustimmtaster.
Aufgrund dieser Kombination an Anforderungen werden zum Beispiel für die Anwahl der Betriebsart derzeit nur dedizierte Geräte verwendet. Diese Geräte sind üblicherweise als Schlüsselschalter ausgeführt, bei moderneren Geräten kommen auch berührungslose Systeme, wie etwa RFID, zum Einsatz. Wie beim Not-Aus-Schalter werden Betriebsartenwahl- schalter derzeit hartverdrahtet um die potentiell unsichere Schnittstelle der Buskommunikation zu umgehen und die geforderte Überordnung der Schaltung zu gewährleisten. Dieser Stand der Technik weist einige Nachteile auf. So müssen für Betriebsartenwahlschal- ter eigene Geräte verwendet werden, die über eine eigene Verdrahtung verfügen. Die Vorrichtung kann daher nicht in die bestehende Maschinenvisualisierung integriert werden. Auch ist eine Fernbedienung nicht möglich. In der Praxis besteht darüber hinaus das Problem, dass die Sicherheitsfunktion umgangen wird, indem der Schlüssel auch bei Abwesenheit des berechtigten Nutzers einfach stecken gelassen wird.
Maschinen und andere Anlagen neuerer Generation verfügen üblicherweise über eine Maschinen- bzw. Anlagenvisualisierung, die auf einem durchgängigen Bedienkonzept beruht und ein auf die Anlagenbedürfnisse abgestimmtes Zugriffs- und Authentisierungskonzept aufweist. Aufgrund der oben dargelegten Erfordernisse ist es derzeit nicht möglich, die Auswahl der Betriebsart in die Anlagenvisualisierung bzw. das Zugriffs- und Authentisierungskonzept zu integrieren.
Diese Nachteile werden Erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes Verfahren überwunden, welches die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen eines Betriebswahl-Betätigungselements an einer Benutzerschnittstelle; an der Benutzerschnittstelle Empfangen eine Benutzereingabe zur Änderung der Betriebsart;
Übermitteln der Daten der Betriebsartänderung an das Betriebswahl-Schaltelement;
Rückübermitteln der Daten der Betriebsartänderung von dem Betriebswahl- Schaltelement an die funktionale Steuerung;
Prüfen, ob die Betriebsart der rückübermittelten Daten mit der vom Benutzer gewählten Betriebsart übereinstimmt;
Übermitteln einer Bestätigung an das Betriebswahl-Schaltelement; und - Ändern der Betriebsart durch das Betriebswahl-Schaltelement. Dieses Verfahren ermöglicht es, sichere Schaltelemente normgerecht und ohne ein höheres Sicherheitsrisiko über eine Bus-Verbindung anzusteuern und somit das entsprechende Betriebsart-Betätigungselement ohne Direktverdrahtung an der normalen Benutzerschnittstelle anzuordnen. Als Betriebsart-Schaltelement wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen Erfindung jedes Schaltelement angesehen, dessen Betätigung zu einer Änderung der Betriebsart der Anlage führt. In vorteilhafter Weise kann als Betriebswahl-Betätigungselements ein Betriebsartenwahl- schalter, ein Zweihandschalter oder ein Zustimmtaster bereitgestellt werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren für alle sicheren Schaltungen verwendet werden kann, bei denen bisher eine Hartverdrahtung verwendet wurde, da deren Betätigung eine Änderung der Be- triebsart der Anlage bewirkt. So kann eine Anlage beispielsweise beim Betätigen des Zweihandschalters von einer sicheren beziehungsweise inaktiven Betriebsart in eine aktive Betriebsart wechseln, bei der die Bedienperson sich an der durch den Zweihandschalter definierten Position befinden muss.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann den zusätzlichen Schritt aufweisen, dass beim Empfangen der Benutzereingabe und/oder der Bestätigung eine Identitätsprüfung des Benutzers durchgeführt wird. Dadurch wird eine Umgehung der Sicherheitsmaßnahmen verhindert.
Das Verfahren kann in vorteilhafter Weise auf eine Anlage angewendet werden, bei der zumindest Teile der Benutzerschnittstelle auf der Anzeige als Visualisierungselemente ange- zeigt werden, sodass das Verfahren auch mit modernen Bedienkonzepten verwendbar ist.
Als„Visualisierungselement" oder„visualisiertes Element" werden in diesem Zusammenhang alle Elemente bezeichnet, die computerunterstütz erzeugt und für den Benutzer sichtbar gemacht werden können. Dies betrifft insbesondere Anzeigen auf einer Schirmansicht, zum Beispiel in Form sogenannter„Icons", die zum Beispiel durch Mausklick oder bei berüh- rungsempfindlichen Schirmen („Touchscreen") durch Berühren oder auf irgendeine andere Weise ausgewählt oder verändert werden können. Visualisierungselemente können auch dreidimensional dargestellt werden, wie etwa in holographischer Darstellung oder als Element auf einem 3D-Bildschirm, und beispielsweise durch 3D-Gestensteuerung ausgewählt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann auch das Betriebswahl- Betätigungselement als visualisiertes Element auf der Anzeige angezeigt werden. Dies erlaubt es, das Betriebswahl-Betätigungselement nur für berechtigte Benutzer verfügbar zu machen. Nicht berechtigten Benutzern kann das Element entweder gar nicht angezeigt werden, oder es wird durch ein geändertes Aussehen (z.B. farblos oder blass) als nicht aus- wählbar gekennzeichnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schritt des Prüfens weiters die folgenden Schritte aufweisen:
- Anzeige einer Aufforderung zur Bestätigung der Benutzereingabe an der Anzeige; und Empfangen einer Bestätigung vom Benutzer an der Benutzerschnittstelle.
Dies erlaubt die Umsetzung von Sicherheitsprotokollen, die eine nochmalige Bestätigung durch den Benutzer erfordern.
In einer weiteren vorteilhaften Weise kann die Aufforderung zur Bestätigung der Benutzer- eingäbe ein visualisiertes Element sein, das räumlich versetzt zum Betriebswahl- Betätigungselement angezeigt wird. Die Eingabe kann dadurch sehr intuitiv gestaltet werden, indem zum Beispiel für den Benutzer nach Betätigen des Betriebsart-Betätigungselements das gleiche oder ein ähnliches Element (zum Beispiel in einer anderen Farbe oder Form) an einer anderen Stelle des Bildschirms erscheint, das dann zur Bestätigung der Auswahl nochmals betätigt werden muss. Die Kommunikationsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens laufen dabei für den Benutzer unbemerkt im Hintergrund ab. Dadurch kann auch vermieden werden, dass Betriebsart-Betätigungselemente versehentlich betätigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann auf der Anzeige eine Anlagenvisualisierung angezeigt werden. Dies erlaubt die Umsetzung sehr intuitiver Bedienkonzepte. In Kombination mit einer in die Anzeige integrierten Benutzerschnittstelle kann überdies ein standardisiertes Schnittstellengerät, zum Beispiel in der Art eines Tablet-PCs, die gesamte Funktionalität der Benutzerschnittstelle ausüben. Dies ermöglicht auch ohne Hardwareänderungen ein nachträgliches Anpassen, Verändern oder Ergänzen des Aussehens oder der Funktionalität der Schnittstelle. In vorteilhafter Weise kann zumindest eine Kommunikationsverbindung ein Bus-Protokoll verwenden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, über eine potentiell unsichere Busverbindung sichere Steuerbefehle zu übermitteln. Dies vermeidet das Erfordernis einer eigenen Verdrahtung. Als Bus-Protokolle können beliebige Protokolle verwendet werden, die für die jeweilige Anwendung zweckmäßig sind. Für den standardisierten Datenaus- tausch zwischen Busteilnehmern in einem Feldbussystem werden bei der Automatisierung beispielsweise Industrial Ethernet Protokolle, wie zum Beispiel POWERLINK, Ethernet IP, ProfiNet, Ethercat, etc. verwendet. Zur Übertragung sicherheitstechnischer Daten, zum Beispiel im Sinne der internationalen Norm IEC 64508 oder anderer sicherheitstechnischer Normen, werden üblicherweise Sicherheitsprotokolle verwendet, wie zum Beispiel OpenSA- FETY, ProfiSafe, ClPsafety, Safety over Ethercat, etc. Solche Ethernet Protokolle und Sicherheitsprotokolle sind hinlänglich bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist universell für unterschiedliche Anlagen verwendbar, wie zum Beispiel für Maschinen, Dampfkesselsysteme, Transportvorrichtungen, Kraftwerksanlagen oder andere Energieversorgungsanlagen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert in beispielhafter Weise beschrieben, wobei
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Anlage zeigt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, und
Fig. 2 die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Flussdiagramm darstellt.
In Fig. 1 ist beispielhaft eine Zusammenstellung einiger Elemente einer automatisierten Pro- duktionslinie schematisch dargestellt, wobei die einzelnen Komponenten über einen Bus 1 miteinander kommunizieren. In Fig. 1 sind eine Maschine 2, ein Betriebsart-Schaltelement 3, eine Recheneinheit 9 und eine Steuerkonsole 5 über den Bus 1 miteinander verbunden.
Als Maschine 2 ist in Fig. 1 ein Symbol für eine Tiefziehpresse dargestellt, es versteht sich jedoch, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch mit ganz anderen Maschinen oder An- lagen vorteilhaft verwendet werden kann, bei denen das Vorsehen einer sicheren Steuerung erforderlich oder gewünscht ist. Die Maschine 2 ist mit einem Not-Aus-Schalter 4 verbunden, wobei eine Betätigung des Not-Aus-Schalters 4 aus Sicherheitsgründen nicht über den Bus 1 kommuniziert wird. Daher ist der Not-Aus-Schalter 4 über eine Direktverdrahtung 6 an die Maschine 2 angeschlossen, wie dies von den einschlägigen Normen gefordert wird und all- gemein üblich ist.
Die Bedienung der Maschine 2 erfolgt über die Steuerkonsole 5, die als Benutzerschnittstelle dient und im Allgemeinen eine Anzeige 7 und Bedienelemente 8 aufweist, wobei als Bedienelemente nicht nur die dargestellten Tastenfelder und Schalter, sondern auch irgendwelche anderen Eingabemittel, wie etwa ein Joystick, ein Trackball, eine Computermaus oder ähnli- che Elemente, als auch Kombinationen davon verwendete werden können. Die Anzeige 7 und einige oder alle Bedienelemente 8 können gegebenenfalls auch als Touchscreen- Bedienfeld ausgebildet sein, wodurch besonders intuitive Bedienkonzepte möglich werden, wobei auch eine Maschinenvisualisierung in die Anzeige bzw. das Bedienfeld integriert sein kann. Die Steuereinheit für die Ablaufsteuerung der Maschine 2 kann entweder in die Steuerkonsole 5 integriert sein, oder sie kann als eigene Einheit ausgeführt sein, wobei dies insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Ablaufsteuerung komplexere Rechenoperationen erfordert, wie dies beispielsweise bei der Ansteuerung von CNC-Zellen notwendig ist. In Fig. 1 ist eine eigene Recheneinheit 9, die eine Speichereinheit 10 aufweist, für die Ablaufsteuerung der Maschine 2 vorgesehen.
In Fig. 1 bilden die Steuerkonsole 5 und die Recheneinheit 9 zusammen die funktionale Steuerung 1 1 der Maschine 2. Der Benutzer wählt über die Steuerkonsole 5 die gewünsch- ten Arbeitsabläufe für die Maschine 2 aus. Die Benutzereingabe wird über den Bus 1 an die Recheneinheit 9 übermittelt, von dieser ausgewertet und in Steuerbefehle umgewandelt, die wiederum über den Bus 1 an die entsprechenden Stellorgane der Maschine 2 übermittelt werden. Die Recheneinheit 9 wertet auch Sensorinformationen aus, die von der Maschine 2 über den Bus 1 empfangen werden, und sendet Anzeigeinformationen an die Steuerkonsole 5. Die Anordnung der für die Maschinensteuerung zusammenwirkenden Elemente in Fig. 1 ist rein beispielhaft und es ist im Fachbereich allgemein bekannt, dass sie auf unterschiedlichste Weise realisiert werden kann. Je nach Anwendungskonzept können dabei auch mehrere unterschiedliche Bussysteme verwendet werden oder es können auch drahtlose Übertragungssysteme genutzt werden. Als„Betriebsart-Schaltelement" 3 wird im Zusammenhang mit dieser Beschreibung ein Schaltelement verstanden, dessen Stellfunktionalität direkt auf die Maschine 2 einwirkt. In Fig. 2 ist das Betriebsart-Schaltelement 3 über eine Direktverdrahtung 6' an die Maschine 2 angeschlossen, sodass sichere Steuerbefehle von dem Betriebswahl-Schaltelement 3 unmittelbar an die Maschine 2 übermittelt werden können, ohne dass die Signalleitung mit ande- ren Elementen geteilt werden muss, wie dies bei der Bus-Topologie der Fall ist.
Neben dem Not-Aus-Schalter 4, der aufgrund seiner unmittelbaren Wirkungsweise eine Sonderstellung einnimmt, muss insbesondere die Wahl der Betriebsart über eine sichere Steuerung übermittelt werden. Als Betriebswahl-Schaltelemente werden alle Schaltelemente angesehen, deren Funktion eine Änderung der Betriebsart der Anlage zur Folge hat. Neben Betriebsart-Wahlschaltern kann dies beispielsweise auch bei Zweihandschaltern oder Zustimmtastern der Fall sein.
Aufgrund der Sicherheitsfunktion sicherer Steuerungen wurden diese bislang als dedizierte Geräte ausgebildet, die unabhängig vom Bussystem mittels Direktverdrahtung an die Maschine angeschlossen waren. Wenn es erforderlich ist, dass der Betriebsartwahlschalter im Bereich der Steuerkonsole angeordnet ist, kann der Mehraufwand für die redundante Verkabelung erheblich sein. Auch war es bislang nicht möglich, sichere Schalter als Visualisierungsobjekt in einer interaktiven Anzeige einzubetten, da der direkt verdrahtete Schalter für die virtuelle Oberfläche ein artfremdes Objekt darstellt. Wie in Fig. 1 erkennbar ist, ist das Betriebsart-Schaltelement 3 einerseits über die Direktverdrahtung 6' an die Maschine 2 angeschlossen, andererseits weist es auch eine Verbindung zum Bus 1 auf, über die es mit den anderen Elementen des Systems kommunizieren kann. Mit dieser Ausführungsform und mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nunmehr möglich, das Betriebsart-Schaltelement 3 von dem zugehörigen Betriebsart- Betätigungselement 3' - in dem in Fig. 3 dargestellten Fall ein Betriebsartwahlschalter - zu trennen. Das Betriebsart-Schaltelement 3 und das zughörige Betriebsart-Betätigungselement 3' ermöglichen in diesem Beispiel somit eine sichere Steuerung für die Wahl der Betriebsart. Dadurch kann das Betriebsart-Betätigungselement 3' zum Beispiel auch als virtuelles Objekt auf einer Touchscreen-Bedienoberfläche dargestellt und vom Benutzer über diese Oberfläche betätigt werden, wie in Fig. 1 angedeutet.
Die für die sichere Steuerung geforderte hohe Sicherheit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, das im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird. Fig. 2 veranschaulicht die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockdiagramm, wobei in der folgenden Beschreibung auch auf Elemente Bezug genommen wird, die in Fig. 1 dargestellt sind.
Bei Schritt 101 wird ein Betriebsart-Betätigungselement 3' für eine sichere Steuerung an einer Benutzerschnittstelle für einen Benutzer bereitgestellt, zum Beispiel an der Anzeige 7. Dieses Betriebsart-Betätigungselement kann auch als eigenes Bedienelement auf der Steu- erkonsole 5 angeordnet sein. Gegebenenfalls kann die Betätigung des Betriebsart- Betätigungselements einen Schlüssel oder ein anderes Identifikationsmittel erfordern, die Freigabe kann jedoch auch aufgrund eines allgemeinen Zugriffs- und Autonsierungskonzepts erfolgen. Das Betriebsart-Betätigungselement kann auch als interaktives virtuelles Objekt ausgebildet sein, zum Beispiel im Falle einer Touchscreen-Anzeige, auf der das Betriebsart- Betätigungselement 3' durch Berühren des berührungsempfindlichen Schirms betätigt werden kann. Dadurch ist es möglich, das Schaltelement nur dann bereitzustellen, wenn dies die Situation erfordert und die erforderliche Berechtigung vorhanden ist. Zum Beispiel könnte ein Zweihandschalter, etwa in Form von zwei voneinander beabstandeten Schaltflächen, nur dann auf dem Bildschirm überlagert angezeigt werden, wenn der Arbeitsablauf die Betäti- gung dieses Schalters erfordert.
In Schritt 102 wird an der Benutzerschnittstelle eine Benutzereingabe empfangen, aufgrund der die Konfiguration des Betriebsart-Schaltelements 3, und dadurch die Betriebsart der Maschine 2, geändert werden soll. Dies kann zum Beispiel durch Drehen des Betriebswahlschalters oder durch Berühren des entsprechenden virtuellen Objekts bzw. der entsprechen- den virtuellen Objekte auf dem Touchscreen erfolgen. In Schritt 103 werden die Daten der gewählten Konfigurationsänderung abgesichert. Die Absicherung kann entweder in einem eigenen Speicherelement der Steuerkonsole 5 erfolgen, oder in einer anderen Speichereinheit, wie etwa der in Fig. 1 dargestellten Speichereinheit 10 der Recheneinheit 9. Die Daten werden einerseits gespeichert, um für den späteren Schritt der Prüfung zur Verfügung zu stehen, andererseits können die gespeicherten Daten als Logdateien verwendet werden.
Bei Schritt 104 werden die Daten für die gewählte Konfigurationsänderung von der funktionalen Steuerung 1 1 über den Bus 1 an das Betriebsart-Schaltelement 3 übermittelt. Um eine Fehlsignalisierung auszuschließen, wird die gewählte Konfiguration von dem Betriebsarten- Schaltelement 3 jedoch nicht sofort übernommen, sondern es wird vorerst eine Sicherheitsabfrage generiert.
Dazu übermittelt in Schritt 105 das Betriebsart-Schaltelement 3 die empfangenen Daten (bzw. dazu korrespondierende Daten, aus denen die empfangene Konfigurationsänderung hervorgeht) an die funktionale Steuerung 1 1 zurück. In Schritt 106 wird eine Prüfung durchgeführt, ob die Konfigurationsänderung, die in Schritt 105 von dem Betriebsart-Schaltelement 3 zurück an die funktionale Steuerung 1 1 übermittelt wurde, mit der Konfigurationsänderung übereinstimmt, die in Schritt 103 gespeichert und in Schritt 104 an das Betriebsart-Schaltelement 3 übermittelt wurde.
Gegebenenfalls kann dieser Schritt auch eine Benutzereingabe erfordern, wenn dies auf- grund der Sicherheitsprotokolle gewünscht ist. Dabei wird an der Anzeige 7 eine Aufforderung zur Bestätigung der Benutzereingabe angezeigt. Diese Aufforderung kann, je nach Erfordernis, auf vielfältige Weise dargestellt werden, etwa in Form eines Pop-Up-Fensters oder als virtuelles Bedienelement, welches auf einer interaktiven Bedienoberfläche erscheint, oder auch durch das Aufleuchten eines Tasters. Im Falle des oben genannten Zweihandschalters könnte die Bestätigungsaufforderung zum Beispiel auch dadurch signalisiert werden, dass die gerade eben betätigten beabstandeten Bedienflächen ihre Farbe ändern und nochmals betätigt werden müssen, oder dass die Bedienflächen ihre Position ändern (also z.B. an eine andere Stelle springen), sodass die Hände ihnen folgen müssen. Der Benutzer kann die Bestätigungsaufforderung an der Benutzerschnittstelle somit auf beliebige Art und Weise bestä- tigen, beispielsweise durch Betätigen einer Taste, durch anklicken oder Berühren eines Bedienfeldes, durch eine Geste oder auf irgendeine andere im Stand der Technik bekannte Weise. Bei Schritt 107 wird die Bestätigung an das Betriebsart-Schaltelement 3 übermittelt. Damit ist auf Seiten des Betriebsart-Schaltelements 3 sichergestellt, dass die signalisierte Änderung der Konfiguration weder ein Versehen, noch ein Signalisierungsfehler war.
Bei Schritt 108 übernimmt das Betriebsart-Schaltelement 3 die gewählte Konfiguration, wobei dies über die Direktverdrahtung 6' unmittelbar der Maschine 2 signalisiert wird und diese in die neuen Betriebsart wechselt.
Danach kann das Verfahren wieder bei Schritt 101 von neuem begonnen werden, wobei je nach Erfordernis und Ausführungsform das Betriebsart-Betätigungselement entweder ständig bereitgestellt wird, oder nur auf Basis bestimmter Voraussetzungen verfügbar gemacht wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Betätigung eines Betriebswahl-Schaltelements einer Anlage durch einen sicheren Steuerungsvorgang, wobei die Anlage eine funktionale Steuerung und Kommunika- tionsverbindungen aufweist, und wobei die funktionale Steuerung eine Speichereinheit, eine (Ablauf)Steuerungsvorrichtung, eine Anzeige und eine Benutzerschnittstelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen eines Betriebswahl-Betätigungselements an einer Benutzerschnittstelle;
- an der Benutzerschnittstelle Empfangen eine Benutzereingabe zur Änderung der Be- triebsart;
- Übermitteln der Daten der Betriebsartänderung an das Betriebswahl-Schaltelement;
- Rückübermitteln der Daten der Betriebsartänderung von dem Betriebswahl- Schaltelement an die funktionale Steuerung;
- Prüfen, ob die Betriebsart der rückübermittelten Daten mit der vom Benutzer gewählten Betriebsart übereinstimmt;
- Übermitteln einer Bestätigung an das Betriebswahl-Schaltelement; und
- Ändern der Betriebsart durch das Betriebswahl-Schaltelement.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebswahl- Betätigungselements ein Betnebsartenwahlschalter, ein Zweihandschalter oder ein Zustimm- taster bereitgestellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Empfangen der Benutzereingabe und/oder der Bestätigung eine Identitätsprüfung des Benutzers durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest Teile der Benutzerschnittstelle auf der Anzeige als Visualisierungselemente angezeigt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebswahl- Betätigungselement als visualisiertes Element auf der Anzeige angezeigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Prüfens weiters die folgenden Schritte aufweist:
- Anzeige einer Aufforderung zur Bestätigung der Benutzereingabe an der Anzeige; und
- Empfangen einer Bestätigung vom Benutzer an der Benutzerschnittstelle.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufforderung zur Bestätigung der Benutzereingabe ein visualisiertes Element ist, das räumlich versetzt zum Betriebswahl-Betätigungselement angezeigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeige eine Anlagenvisualisierung angezeigt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kommunikationsverbindung ein Bus-Protokoll verwendet.
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