SISTEMA DE CONTROL Y COMUNICACION QUE INCLUYE AL MENOS UNA UNIDAD DE AUTOMATIZACION
CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un sistema de control y comunicación que incluye al menos una unidad de automatización que está adaptada para ejecutar un programa de operación, y una unidad de diseño que está adaptada para modificar el programa de operación. Además, la invención se refiere a un método para modificar un programa de operación de al menos una unidad de automatización de un sistema de control y comunicación, incluyendo además el sistema de control y comunicación una unidad de diseño que esta adaptada para modificar el programa de operación de la unidad de automatización correspondiente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION La automatización de equipo de maquinaria o plantas, plantas de energía, sistemas de control y comunicación de demanda flexible y multipropósito, para proyectar objetos de control y ajustes cada vez más complejos, para colocarlos en operación y para adaptarlos a términos y condiciones cambiantes. Aunque se han hecho muchos esfuerzos para recibir esos sistemas de control y comunicación, se considera aún
que los sistemas conocidos incluyen demasiadas reglas muy inflexibles y son demasiado complejos en programación y modificación de los programas de operación correspondientes. En consecuencia, es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema de control y comunicación y un método para modificar un programa de operación de ese sistema, los cuales son mucho más fáciles de enmendar. No obstante, el sistema y método tienen que mantener el estándar bajo actualmente conocido de probabilidad de error y deberá ser posible proporcionar el sistema y el método sobre la base de las unidades de automatización actualmente conocidas como aquellas de muy conocidas la familia SIMATIC. SUMARIO DE LA INVENCION El objetivo subyacente a la invención es resuelto por un sistema de control y comunicación que incluye al menos una unidad de automatización que está adaptada para ejecutar un programa de operación, y una unidad de diseño que está adaptada para modificar el programa de operación, incluyendo la unidad de diseño, un configurador de código, el cual está adaptado para proyectar funciones de automatización del programa de operación en forma de al menos una estructura de datos configurada y para modificar la estructura de datos configurada, al menos una unidad de
automatización incluye una estructura interpretadora, la cual está adaptada para incluir un catálogo de funciones de automatización necesarias, predefinidas del programa de operación y una estructura de datos vacia, estando la estructura interpretadora adaptada además para interpretar la estructura de datos configurada modificada y para proporcionar un programa de operación modificado sobre la base de al menos una de las funciones de automatización del catálogo y la estructura de datos configurada modificada. La estructura de datos configurada "contiene en particular indicadores y valores y se usa en la estructura interpretadora para señalar las funciones de automatización relevantes (ya proporcionadas en el catálogo de la estructura interpretadora) y para llenarlas con los valores apropiados. En otras palabras, la invención proporciona una proyección de funciones de automatización de una unidad de automatización en forma de al menos una estructura de datos configurada. Esta estructura de datos solo contiene datos, pero, no funciones en una forma común. La estructura de datos configurada es interpretada en la unidad de automatización evaluando las funciones de automatización correspondientes de un catálogo de funciones de automatización, el cual fue previamente incluido en la unidad de automatización. Al hacer esto, la invención
permite una modificación de las funciones de automatización proyectadas en unidades de automatización, lo cual permite alcanzar los tiempos muy cortos requeridos para generar y descargar las modificaciones. La solución de acuerdo a la invención es particularmente adecuada para sistemas de control y comunicación de plantas, como en plantas de energía en las cuales al menos una unidad de automatización y la unidad de diseño están cada uno conectadas a un canal de comunicación de una red de comunicación persona a persona. En una modalidad preferida de la invención, la unidad de diseño está adaptada para enviar al menos una estructura de datos configurada modificada a al menos una unidad de automatización por medio de la estructura interpretadora correspondiente. En consecuencia, la estructura interpretadora adicionalmente proporciona las funciones de una interfaz entre la unidad de diseño y la unidad de automatización correspondiente. La unidad de diseño más preferida está adaptada para incluir una imagen estructural del sistema de operación de al menos una unidad del sistema de automatización. La imagen estructural puede servir como una base para la proyección de funciones de automatización del programa de operación de la unidad de automatización correspondiente en forma de al menos una estructura de
datos configurada. Al menos una unidad de automatización está adaptada ventajosamente para cambiar el programa de operación modificado manteniendo a la vez el programa de operación intermedia correspondiente. De manera alternativa o adicional, la estructura de datos configurada modificada es mantenida en una memoria intermedia correspondiente de la unidad de diseño o la unidad de automatización correspondiente . Al menos una unidad de automatización incluye ventajosamente además un programa de operación funcionando y está adaptado para cambiar al programa de operación modificado mientras ejecuta el sistema de operación. El objetivo de la presente invención es resuelto además por un método de modificación de un programa de operación de una unidad de automatización de un sistema de control y comunicación, incluyendo el sistema de control y comunicación que incluye además una unidad de diseño que está adaptada para modificar el programa de operación, incluyendo el método los pasos de proyectar las funciones de automatización del programa de operación en forma de al menos una estructura de datos modificada y modificar la estructura de datos configurada en la unidad de diseño, proporcionar un catálogo de funciones de automatización necesarias predefinidas del programa de operación y una
estructura de datos vacia en al menos una unidad de automatización, enviar la estructura de datos configurada modificada a al menos una unidad de automatización, interpretar la estructura de datos configurada modificada en al menos una unidad de automatización, y proporcionar un programa de operación modificado en al menos una unidad de automatización sobre la base de al menos una de las funciones de automatización del catálogo y la estructura de datos configurada modificada. En una primera modalidad preferida, el método incluye el paso de enviar la estructura de datos configurada modificada a al menos una unidad de automatización por medio de las funciones de automatización proporcionadas en la unidad de automatización correspondiente. En una segunda modalidad preferida, el método incluye el paso de incluir una imagen estructural del sistema de operación de al menos una unidad de automatización en la unidad de diseño. El método más preferido de acuerdo a la invención incluye el paso de cambiar al programa de operación modificado en al menos una unidad de automatización manteniendo a la vez funcionando el programa previo en una memoria intermedia correspondiente. También el método preferido incluye el paso de
ejecutar un programa de operación en al menos una unidad de automatización y cambiar al programa de operación modificado mientras ejecuta el sistema de operación. Por medio de la solución de acuerdo a la invención puede proporcionarse una ¦ modificación libre de choque de los programas de operación ejecutándose en las unidades de automatización, es decir, que la modificación puede se efectuada sin interrumpir o impactar sobre el proceso de ejecución. Pueden ser agregadas nuevas funciones al proceso, pueden ser enmendados cambios y parámetros internos, y pueden ser movidas funciones a otros ciclos del programa . Pueden ser logrados tiempos de "espera" o cambio breves (de acuerdo a la invención únicamente algunos segundos son típicos) proporcionando el programa de operación modificado en la unidad de automatización correspondiente en una forma ejecutable. En la unidad de automatización aún el programa de operación previo puede ser reconstruido o reestablecido en una forma libre de choque después de que hayan sido efectuadas modificaciones sobre la báse de la estructura de datos configurada modificada. Unicamente es necesario cambiar a la estructura de datos vieja, lo cual apunta a las funciones de automatización previas e incluye valores para el programa de operación previo.
La solución de la invención permite además una simulación de cualesquier valores de entrada y/o salida definidos por el usuario en el circuito de proceso sin perder la posibilidad de desplegar el valor del proceso actual del equipo. El valor definido por el usuario puede ser insertado en la estructura de datos configurada en lugar del valor del proceso real y puede de este modo formar la base para la simulación de ese valor en la siguiente función de automatización. Puede ser proporcionada una verificación de consistencia sobre la base de la solución de acuerdo a la invención, lo cual permite encontrar en consistencias, por ejemplo, debido a mal funcionamientos de comunicación o enmiendas hechas manualmente, antes de colocar las modificaciones proyectadas en la unidad de automatización correspondiente. Además, la invención proporciona las bases para el despacho automático de funciones de automatización en intervalos de tiempo correspondientes como para recibir una carga de procesador balanceado de las unidades de automatización por los varios y diferentes ciclos de operación . La comunicación entre la unidad de diseño y la estructura interpretadora que al menos una unidad de automatización de acuerdo a la invención puede ser usada
además por un tipo de mecanismo de comunicación integrado el cual permite intercambiar señales de proceso (en particular para la operación de las unidades de automatización y/o por interfaces humano/máquina (hmi) ) aún a través de varias unidades de automatización sin la necesidad de una proyección adicional de esas transferencias de señal. Además, la comunicación puede ser usada por una alarma integrada que maneje señales de salina binarias sin ningún circuito adicional. Las señales de salida binarias pueden simplemente ser resueltas por una función de automatización apropiada la cual va a ser incluida en la estructura interpretadora y puede ser paginada ahí después por un indicador correspondiente a la estructura de datos configurada de la unidad de diseño. Finalmente, la solución de acuerdo a la invención puede proporcionar un código de calidad integrado para cada señal, dado que la estructura de datos configurada no únicamente resuelve una función de automatización particular sino que proporciona además datos de calidad para la señal correspondiente los cuales son usados en la función de automatización para una verificación de calidad. De este modo, de acuerdo a la invención se conjuga un sistema de operación completamente nuevo en la unidad de automatización y se desarrolló un generador de
código correspondiente a una unidad de diseño. Las funciones de automatización proyectadas son descritas completamente en forma de datos, es necesaria una generalización de funciones que consuma tiempo. La unidad de automatización interpreta las estructuras de datos configuradas. La interpretación de las estructuras de operación forma núcleo o base para la realización de funciones del programa de operación. El sistema de diseño recibe particularmente una imagen completa de las estructuras de operación depositadas en la unidad de automatización y configura las estructuras de datos necesarias en el caso de una modificación de proyección activada. Por lo tanto todas las enmiendas necesarias son transferidas a la unidad de automatización en paralelo al programa de operación en ejecución. Tras una transferencia consistente y compleja de todos los datos, la unidad de diseño cambiará la_ unidad de automatización a la estructura de operación modificada. De esta manera, puede excluirse el impacto negativo sobre el programa de operación en ejecución. La estructura interpretadora es cargada una vez al inicializarse la unidad de automatización y proporciona sus servicios ahí posteriormente. La unidad de diseño usa los servicios de la estructura interpretadora para la transferencia de los datos, de proyección configurados,
definiendo por lo tanto el funcionamiento de la estructura interpretadora. Puesto que la estructura interpretadora incluye todas las funciones necesarias y también las estructuras de datos vacias, no es necesaria una carga exhaustiva de componentes de datos adicionales durante la activación de las estructuras de proyección.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Una modalidad preferida de un sistema de control y comunicación y un método para modificar un programa de operación de una unidad de automatización de un sistema de control y comunicación de acuerdo a la invención se describe aquí posteriormente refiriéndose a las figuras esquemáticas anexas, en las cuales: La figura 1 muestra una descripción esquemática de una modalidad de un sistema de control y comunicación de acuerdo a la invención, Las figuras 2a y 2b muestran una primera lista de que telegramas o trabajos que son intercambiables entre socios del programa de control y comunicación de acuerdo a la figura 1; Las figuras 3a y 3b muestran una segunda lista de diagramas o trabajos que son intercambiables entre los socios del sistema de control y comunicación de acuerdo a la figura 1;
La figura 4 muestra una tercera vista de telegramas o trabajos que son intercambiables entre los socios del sistema de control y comunicación de acuerdo a la figura 1, La figura 5 muestra una cuarta vista de telegramas o trabajos que son intercambiables entre los socios del sistema de control y comunicación de acuerdo a la figura 1; La figura 6 muestra una descripción esquemática de una modalidad de un método para modificar programas de operación de una unidad de automatización de un sistema de control de comunicación de acuerdo a "la figura 1, La figura 7 muestra una descripción esquemática del procedimiento en la unidad de automatización correspondiente durante el método de acuerdo a la figura 6, La figura 8 muestra una primera descripción esquemática del contenido de los componentes de datos durante el procedimiento de acuerdo a la figura 7, La figura 9 muestra una segunda descripción esquemática del contenido de los " componentes de datos durante el procedimiento de acuerdo a la figura 7, La figura 10 muestra una tercera descripción esquemática del contenido de componentes de datos durante el procedimiento de acuerdo a la figura 7, y La figura 11 muestra una descripción esquemática
la comunicación entre las partes del sistema de control comunicación de acuerdo a la figura 1.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS DE LA
INVENCION En la Figura 1 se muestra un sistema de control y comunicación 10, el cual incluye una unidad de diseño 12 o servidor (servidor Ft) y un número de unidades de automatización 14 en forma de unidades de control SIMATIC S7 (únicamente se muestra uno en la Figura 1) . La unidad de diseño 12 está conectada operativamente a la unidad de automatización 14 vía una red persona a persona 16, donde la comunicación incluye cuatro canales redundantes 18, 20, 22 y 24 (canal no. 0, 1, 2, 3; redundancia no. 0, 1) . Las unidades 12 y 14 son por lo tanto direccionadas por medio de direcciones de IP (IP-adr.) y los canales 18 a 24 son accesibles a través de puertos apropiados (Port-no.) de las unidades 12 y 14. Via el primer canal 18, el asi llamado canal de diseño, las señales, los telegramas y/o trabajos para la instalación y modificación de los programas de operación de las unidades de automatización 14 se transfiere. El segundo canal 20, el llamado canal de operación, sirve para transferir señales, telegramas y/o trabajos para la operación real de la unidad de automatización 14. El tercer
canal 22, el llamado canal hmi, es usado por una interfaz humano/máquina (hmi) entre la unidad de diseño 12 y la unidad de automatización correspondiente 14. Finalmente, el cuarto canal 24, el llamado canal de alarma, proporciona el manejo de alarma entre la unidad de automatización 14 y la unidad de diseño 12. Como será descrito con mayor detalle aquí posteriormente, los canales 18 a 24 proporcionan un tipo de comunicación integrada entre la unidad de diseño 12 y la unidad de de automatización correspondiente 14, lo cual permite intercambiar señales de proceso (en particular para modificar programas de operación, para la operación de las unidades de automatización, para interfaces humano/máquina (hmi) y/o para señales de alarma) aún a través de varias unidades de · automatización sin la necesidad de una proyección adicional de esas transferencias de señal. En las Figuras 2a, 2b se muestra una lista de aquellas señales 26 (en forma de telegramas o trabajos), las cuales son transferidas entre la unidad de diseño 12 (servidor Ft) y la unidad de . automatización correspondiente 14 (controlador lógico programable, PLC) durante la instalación y modificación de los programas de operación de la unidad de automatización 14. Las señales 26 incluyen, por ejemplo, un inicio o activación de una nueva configuración de un programa de
automatización por medio de una señal >>EJECUTAR>> . La señal es confirmada por la unidad de automatización 16 con un reconocimiento de telegrama vía una señal <<TEL_ACK<<. El reconocimiento del telegrama sirve como un código de calidad integrado para proporcionar una verificación de calidad de la comunicación. Las Figuras 3a y 3b muestran una lista de aquellas señales 26 que son transferidas entre la unidad de diseño 1 y la unidad de automatización correspondiente 14 durante la operación real de la unidad de automatización 14. La Figura 4 muestra la transferencia de la señal de la interfaz humano/máquina correspondiente, y la Figura 5 muestra la transferencia de la señal en el caso de una alarma durante la operación. En la Figura 6, se muestra una descripción parcial esquemática del método de modificación de un programa de operación de la unidad de automatización 14 del sistema de control y comunicaciones de acuerdo a la Figura 1. Es un aspecto importante del método, que el programa de operación nuevo o modificado no sea desarrollado en su totalidad en la unidad de diseño 12 y se ha transferido a la unidad de automatización 14 posteriormente, sino que se ha desarrollado en forma de una estructura de datos configurada que incluya solo indicadores y valores, pero' no todas las funciones. Los
indicadores y valores son interpretados por una estructura interpretadora, la cual forma parte de la unidad de automatización 14, pero no se describe en la Figura 6 con detalle. La Figura 6 solo muestra los procesos de esta interpretación de la estructura de datos configurada proporcionado por la unidad de diseño 12 en principio. Primero, la unidad de diseño 12 proporciona un número de componentes de datos (DB) en la estructura interpretadora de la unidad de automatización 14, en particular un DB Global 28, un DB de Ciclo 30, un número de DB de Secuencia 32, y un DB de Módulo 34. Cuando comienza la ejecución de un nuevo programa (por ejemplo, via la señal 26 <<EJECUTAR<< ) en el paso 36, primero se lee un número de DB de ciclo real en el paso 38 del DB Global 28. Posteriormente, se lee un número de DB de secuencia real en el caso 40 del DB de Ciclo apropiado 30. El siguiente paso 42 lee un caso de módulo real del DB de Secuencia apropiado 32. Sobre la base de esa información, es ejecutado un caso de módulo real posteriormente en un paso 44, usando datos del DB de Módulo 34 y proporcionando salidas a los DB de Salida 46 (y DB de Caso) . Los siguientes pasos 48a, 48b y 50a, 50b verifican si el último módulo en la lista de secuencia y/o el último DB de Secuencia 32 se alcanzó y se repiten los pasos apropiados 38 a 44, en consecuencia.
Las funciones de automatización reales del programa de operación de la unidad de automatización 14 son generadas vía una interpretación de la estructura de datos de los componentes de datos 28, 30, 32 y 34, la cual será probado (una primera vez o en una forma modificada) por la unidad de diseño 12. La figura 7 muestra una estructura interpretadora mencionada anteriormente 52 con mayor detalle. La estructura interpretadora 52 incluye un proceso 54 (RCvSnd) para recibir y enviar datos a una memoria intermedia de telegramas 56 (TelBuff ) . La memoria intermedia de telegrama 56 comunicada con un proceso 58 (ProcEs) para procesar servicios de diseño. El proceso 58 maneja la lectura y escritura real de componentes de datos, como un DB de ciclo 30, un número de DBs 32, y un número de DBs de módulo 34. El proceso 58 resuelve además un número de DB índice y un DB de fuerza 62 y escribe datos a los DBs salida 46. Los telegramas correspondientes son recibidos por la estructura interpretadora 52 sobre el canal 18 y contienen uno o más trabajos. Esos trabajos son procesados por la estructura interpretadora 52. En el caso sin error se envía de regreso un telegrama de reconocimiento positivo, por ejemplo, la respuesta para una señal o telegrama DB_READ es un telegrama DB_CONTENT . Las figuras 8 a 10 se proporcionaron para
explicar mejor el proceso de interpretación en la unidad de automatización correspondiente 14. El proceso se basa en un componente de datos de configuración 64 (DB1 config) el cual incluye un número RC individualizante y un ciclo base. Esos datos son procesados tomando en cuenta datos del DB Global 28 y el número DB de ciclo 30. Los datos incluidos son en particular información acerca de los ciclos a ser procesados en las secuencias dentro ,de los ciclos. Además, el tráfico en la red persona a persona es resuelto via componentes de datos persona a persona (PtP) . Las secuencias se refieren via puntos (descritos por fechas) a módulos de los DBs de módulo 34 en los cuales se almacenan datos de casos reales. Como se resume finalmente en la Fig. 11, el catálogo de funciones de automatización necesarias predefinidas proporcionadas en la estructura interpretadora 52 en combinación con la biblioteca de componentes de datos proporcionada por la unidad de diseño 12 es de éste modo traducido via los datos de secuencia, los datos de ciclo y los datos de caso a un programa de operación en ejecución el cual se almacena en un DB binario de salida 66, un DB analógico de salida 68 y un DB de caso 70.