WO2008064381A2 - Method for the operation of a wireless communication link between a mobile manual operator device and a machine controller, and corresponding system components - Google Patents

Method for the operation of a wireless communication link between a mobile manual operator device and a machine controller, and corresponding system components Download PDF

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WO2008064381A2
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Jürgen Hofer
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Keba Ag
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    • G08C2201/60Security, fault tolerance
    • G08C2201/63Redundant transmissions

Definitions

  • the invention relates to a method for the wireless data connection of a mobile handheld terminal for the delivery of control commands and for the output of information to the controller of a controllable technical device, as described in claim 1.
  • the subject invention further relates to a system according to claim 13, consisting of a mobile handheld terminal and a corresponding radio data-coupled machine control for a controllable technical device, a machine tool, a system or a technical process, and a mobile handheld terminal according to claim 29 and a programmable machine control according to Claim 41.
  • a mobile handheld terminal sometimes also referred to as a mobile operating and monitoring device, is to be understood in the context of this document as a mobile, in particular portable operator control and monitoring device for the visualization of general process data, machine and operating conditions, as well as for or output of general textual or graphical information and occasionally also of multimedia content, as well as for the operation of machines, robots or other technical equipment, controllable devices and processes.
  • a mobile hand-held device often, but not necessarily, has a high-resolution color display for sophisticated visual output of information and images.
  • such a hand-held operating device comprises input means, such as e.g.
  • the display can also be equipped with a so-called touch screen for user input in order to enable flexible, powerful and graphically oriented user communication.
  • these handheld terminals have one or more processors and storage means and interfaces for data connection to a machine control.
  • processors and storage means and interfaces for data connection to a machine control.
  • At Speaking powerful handhelds come well-known and commercially available operating systems such as Windows CE or appropriately adapted versions of Linux or similar used.
  • Control commands in so-called special modes of a machine are suitable.
  • a machine such as a robot
  • the operator is in the immediate influence and danger zone of the machine during such special operating modes, ie within a protective fencing. Any potentially hazardous machine function is performed only then and only so long, if and as long as the operator releases this function by the operation of a special safety switching element, namely a so-called enabling button.
  • the enabling button is designed according to special safety guidelines switching element and usually three-stage and two-channel.
  • An operating mode selector switch or key switch may also be designed as a special safety switching element, and e.g. be built redundantly two-circuit and the operating state of two channels redundant detected and transmitted to the controller or the safety circuit of the machine.
  • the data technology coupling to the control of a machine is wireless, in particular via a radio link. This ensures optimum freedom of movement for the user while using the handheld terminal.
  • any proprietary methods, frequencies and protocols are out of the question for the radio-technical connection of a mobile hand-held terminal, since the individual authorizations required in each case would represent an unacceptably high effort or would not be achievable at all.
  • cost-effective and principally usable radio standards are therefore for example WLAN (Wireless LAN) and BlueTooth as well as DECT, Zigbee or similar in question. All of these standard technologies have strengths and weaknesses and in the future will experience considerable or more or less massive, downward-compatible further developments.
  • the transmission of the safety critical signals and information from the safety switching elements over non-wired links requires a cyclic, i. quasi-continuous monitoring of an intact connection with corresponding real-time requirements, i. maximum permissible transmission delays. While a brief interruption in the transmission of general data or visualization data usually results in only a noncritical delay in image build-up, the interruption of the transmission of security data causes significant functional disturbances. If the connection is interrupted or delayed, the transmission of a data packet with such safety-related information, this is detected by a monitoring device on the machine control or part of the machine control and must be considered there as a defect or unsafe operating condition. But this means that the system must be shut down immediately.
  • the personal safety of the system is ensured, however, leads to a poor wireless connection to an unacceptable operational reliability and the unacceptable frequency of unwanted interruptions in operation with correspondingly high costs. Since the safety of people in the value above the protection of the system In the event of such safety-related emergency shutdowns, the interruption of ongoing processes may even result in damage to the plant or workpieces or at least because of the interruption to quality problems in series production (interruption of production cycles, deviating production parameters in the restart phase).
  • this solution takes into account only the safety-technically relevant requirements of the handheld terminal, such as the two-channel detection and transmission of the operating states of the safety switching elements, but not the same existing requirements for a broadband data link to the machine control or even to the general network infrastructure Site with numerous communication participants for the transmission of large amounts of data for a powerful visualization or for multimedia applications.
  • the safety data are provided in the handheld terminal by separate evaluation circuits, which record the switching states of the safety switching elements in multiple circuits, check them and provide them with appropriate test information.
  • At the other end of the transmission path at the machine control, correspondingly assigned circuits are provided, which receive the security data intended for them, check their authenticity and feed them into the safety circuit of the machine in a suitable form.
  • these evaluation circuits are diverse, so realized with different technical means, so that when a certain error occurs in the evaluation circuit of one of the circles of the other circle does not have this error and thus a loss of security does not occur. This method is described both in WO 2006/000264 and in other publications and safety standards and is well known.
  • the security i. the safe stopping of the machine is ensured exclusively by the evaluation circuits and the correspondingly associated receiving circuits. Misguided, manipulated, delayed, or missing security information causes the receiving circuits to shut down the machine.
  • the safety data must normally be read by the evaluation circuits and transmitted by the main processor to the radio module.
  • the reaction or delay time of the main processor added, which can be quite significant depending on the operating system used.
  • the delay time can also be affected by various user programs running on the handheld terminal, which the actual manufacturer of the handheld terminal does not influence and can hardly foresee.
  • the main processor is next to the display one of the main energy consumers in a mobile handheld device, so that this circumstance is at the expense of the available battery life.
  • An object of the invention is therefore to provide a method for reliable and efficient wireless connection of a mobile handheld to the control of a controllable technical device via radio, taking into account real-time requirements or time priorities for the transmission of commands and security signals for immediate and quasi delay-free influencing the controlled technical facility.
  • Another object of the invention is to provide a mobile handheld terminal, a machine control and a system for carrying out the method.
  • two technically independent radio links are operated in parallel for the communication between the mobile hand-held operating device and the machine control, and the data for transmission are separated into a part or a class with high-priority information, including the safety information, and into a remaining one Part or a class with lower-priority information, including the visualization data. All high-priority data is transmitted exclusively over one of the two radio links, while the lower-priority data is transmitted over the second radio link.
  • both radio links are in common use.
  • the high-priority control commands and safety data and the low-priority but extensive visualization data sometimes have different origins and different goals in the handheld terminal, namely the special safety evaluation circuits and the main processor with the operating system and the application program.
  • the critical assembly and separation of the data streams under consideration The different priorities are made unnecessary by the separate transmission links. Furthermore, when concatenating several technologically different data paths, any problems with different priorities in implementing the protocols are largely avoided.
  • This solution according to the invention allows the use of the standard protocols and standard drivers for the individual radio links and does not require any application-specific and error-critical adaptations. On the one hand, development costs are saved, risks are avoided, and on the other hand, various providers of radio technologies can alternatively and quickly be integrated into a product line.
  • WLAN can be used for the broadband transmission of general data, visualization data or multimedia information and a comparatively more robust but slower BlueTooth connection for the smaller amount of high-priority command and safety data.
  • the different common performance classes of handheld terminals differ in addition to the number and features of the controls mainly in their capabilities for visualization, the display size and the complexity of the representations, the processor power and the memory size and finally in the amount of data to be transmitted by the machine control.
  • the scope of safety data and direct control command data, as well as the reliability requirements for their transmission are broadly similar across all power classes.
  • the two completely separate radio links can also be used for redundant transmission of certain information or for plausibility checks, so that about a temporary disturbance on one of the radio links unwanted interruption or safety shutdown of the machine is prevented or when establishing the radio connection to a particular machine control, which is selected from a plurality of possible machine controls, the risk of erroneous assignment is reduced.
  • the reliability of operation can be increased.
  • the separate radio link eliminates the passing through of the security data by the main processor of the handheld terminal, whereby an additional delay of the main processor in the transmission is generally eliminated.
  • the main processor can advantageously also be transposed into a power-saving mode only temporarily and can nevertheless continue to transmit the safety data without interruption and maintain the connection to the machine control. This reduces the Energy consumption of the handheld terminal and increases according to the battery life or it can be used a battery with lower capacity and thus lower weight, which in turn is beneficial to the ergonomics of the handheld.
  • the advantageous method according to claim 2 ensures that the actuation states of input means and thus the corresponding control commands for immediate execution by the controlled technical device are transmitted and executed quickly and without unacceptable delay. As a result, adjustments under the immediate visual control by the operator are much easier and overshooting an actually desired target point by delayed command transmission is avoided.
  • the advantageous method according to claim 3 ensures that the actuation states of the safety switching elements are transmitted with high priority and undisturbed by a parallel transmission of broadband data to the controlled technical device. While safety is mainly guaranteed by continuous monitoring of the upright communication connection between the handheld terminal and the controller and an interruption to the immediate shutdown of the system leads, this advantageous embodiment ensures that the security data are preferred and particularly reliable transmitted to the controller, causing the problem of unwanted emergency shutdown is alleviated by a transmission delay.
  • the configuration of the method according to claim 4 or claim 5 ensures that usually extensive data, which require a data channel with high transmission bandwidth, but on the other hand have no particularly high temporal priority, are not transmitted together with high-priority data and thus the reliable and timely Transmission of high-priority data.
  • the method according to claim 6 increases the transmission reliability and usually also the achievable transmission bandwidths of the two radio transmission links used. In this case, for example, for the communication according to the radio standards used available frequency bands, time slots or transmission power can be optimally divided according to the required bandwidth and priority between the two radio transmission links.
  • the method according to claim 7 increases the transmission reliability analogous to claim 6, but with the objective of an optimal transmission power of the first radio transmission path for the high-priority data, optionally at the expense of the transmission power on the second radio transmission path.
  • the advantageous embodiment of the method according to claim 8 takes into account in particular the fact that the automatic transmission of radio communication with some very high transmission power send out general data telegrams to potential radio stations and thus other operated nearby radio links can be temporarily affected.
  • the pairing of the handheld terminal and machine control takes place only via one of the two radio transmission links, while the suitable addresses and parameters for the other radio transmission path are exchanged via the previously established connection.
  • the fact is taken into account that the high-priority data have only a limited validity and are therefore continuously updated and transmitted to the machine control. In the case of a transmission error, however, this makes no sense in retransmitting the incorrectly transmitted data telegram. Instead, the next telegram is simply transmitted with updated data. The current data thus arrive faster to the receiver, as in a repetition of the erroneous data telegram.
  • the embodiment of the method according to claim 10 makes it possible to ensure that no obsolete control commands and security information are processed and thus unwanted functions are triggered or dangerous operating states are brought about.
  • the advantageous embodiment of the method according to claim 11 allows especially when The occurrence of disturbances on the radio transmission links and a concomitant impairment of the operational reliability of a diagnosis with regard to the possible causes and possible approaches to improve the transmission quality.
  • a check of the current connection quality can be made, and in the case of unfavorable conditions appropriate remedies or alternatives can be taken.
  • the method according to claim 12 allows not only the use of the manual control unit for operating tasks but also the temporary exclusive use for visualization or diagnostic purposes without taking immediate influence on the program-controlled process of the controlled technical device.
  • the operator is also not in the immediate physical sphere of influence of the controlled technical device, that is, for example, outside apatiumzäunung, so that there are no high-priority control or safety data to be transmitted.
  • a correspondingly confusion-proof and complex production of the first radio transmission path for example with verification of the spatial proximity or an existing visual contact with the controlled technical device or another authorization check, can therefore be dispensed with.
  • the embodiment according to claim 18 extends the scope of functions to the effect that the operator can not only query data directly from a specific machine and visualize it on the handheld terminal, but that other sources of information can be queried at any time. This is particularly advantageous for repair work or service work, if, for example, service manuals, operating instructions or design documents can be displayed directly. Also during set-up work on generating machines or the like required additional information, for example, about the respective job or the workpiece can be accessed and displayed by a central server.
  • the advantageous embodiment of the system according to claim 19 enables the optimal adaptation or selection of the parameters and operating characteristics of the respective radio transmission links to the requirements of the data to be transmitted.
  • certain advantageous additional functions of a particular radio standard such as a position determination in a network, can be combined with the advantages of another radio standard, such as a secure point-to-point connection.
  • the radio transmission path has only exactly two communication partners and thus a misdirection of data telegrams or the coupling of foreign data telegrams is prevented.
  • the system according to claim 21 is an advantageous development, in which particularly suitable and widely used and easily usable radio standards are used for the second radio transmission path.
  • the advantageous embodiment according to claim 22 allows easy access to different, spatially distributed data and information sources. Furthermore, it is possible to use a network that already exists at the place of deployment, including the connected information processing components, such as databases and secure Internet access.
  • a larger area despite relatively low transmission power of the individual radio access nodes can be reliably radio-lit become. Due to the lower transmission power required, several radio subscribers, in particular several handheld terminals, can be operated in the entire area and use the same frequency bands without disturbing each other. Furthermore, a longer battery life is made possible by the lower transmission power required in the handheld terminal.
  • a plurality of radio access nodes also enables the basic realization of a localization of a handheld terminal within the area with the radio access nodes.
  • the embodiment according to claim 25 allows the change of location with a mobile handheld device beyond the transmission and reception range of a single radio access node, without interrupting an existing data connection.
  • information about the current location is provided on the handheld terminal. This information can be used to provide other useful functions, in particular in connection with personal safety and certain special danger areas, or also in connection with automatic notification of fault messages, or for automatic logon or assignment to the nearest premises to the implementation of local alarms In-house navigation systems, for example, for service technicians for fault location, are used.
  • the embodiment of claim 28 increases the transmission reliability and usually also the achievable transmission bandwidths of the two radio transmission links used.
  • the frequency bands, time slots or transmission powers available for the communication according to the radio standards used can be optimally divided between the two radio transmission paths in accordance with the required bandwidth and priority.
  • the further object of the invention is achieved by the provision of a mobile handheld terminal according to claim 29.
  • the hand-held operating device according to the invention has, for the data technical connection to a machine control on a first and a technically separate second bidirectional radio interface.
  • the designation as bidirectional radio interfaces should be understood to mean that data telegrams or at least acknowledgment or synchronization telegrams are both transmitted and received via this interface, although this does not necessarily mean that it is actually possible to communicate simultaneously in both directions.
  • the data transmitted between the hand-held operating device and the machine control is transmitted via the second radio interface at high temporal priority or, in the case of real-time requirements, via the first and at low temporal priority.
  • the transmission of the high-priority data is not impaired by the simultaneous transmission of general, low-priority data.
  • the amount of data for the first radio transmission path can be limited very precisely, but there is a requirement for reliable data transmission while adhering to certain maximum transmission times. Due to the technically separated radio interfaces and radio links, these competing requirements need not be considered together in a radio protocol. In particular, no different priorities have to be taken into account in the radio protocols, or the mechanisms for priority control provided in the protocols are without significant influence on the reliable operation of the mobile handheld terminal.
  • the advantageous embodiment according to claim 30 enables optimized for the respective requirements of the two data classes operation and the selection of the optimal radio technology for both radio transmission links, so that the handheld device provides optimal performance and high operational reliability, which using only a single wireless standard not could be achieved.
  • the embodiment according to claim 31 enables a technically very simple realization of the handheld terminal according to the invention using commercially available radio modules. These modules are now extremely compact and inexpensive and are used commercially in very large numbers in a variety of applications and devices.
  • the sometimes very complex radio protocols are largely based on processors in the respective implemented gen modules and the connection approximately to the main processor of the manual control unit via technically relatively simple interfaces, so that the main processor is not excessively burdened by the radio transmission.
  • the advantageous embodiment according to claim 32 enables the particularly simple, optional equipment of the handheld terminal according to the invention with different radio standards, with all device-specific components remain unchanged. Likewise, radio modules from different manufacturers can also be used. On the one hand, this enables the cost-effective realization of variants with different radio standards and, on the other hand, the use of comparable products from different manufacturers
  • Wireless modules The latter is again favored by the fact that the priority of the distribution of data on the two radio transmission links, the radio protocols of the respective routes, the different priorities no longer need to be considered separately and only the basis functions of the respective standards must be used.
  • the embodiment of claim 33 increases the transmission reliability and usually also the achievable transmission bandwidths of the two radio transmission links.
  • available for the communication according to the radio standards used frequency bands time slots or transmission power corresponding to the required bandwidth and priority between the two radio transmission links optimally.
  • Due to the immediate spatial proximity of the two radio interfaces in the handheld terminal the risk of mutual interference during transmission due to the high field strengths in the near field of the antennas is also particularly great when the radio interface parts use different frequency bands.
  • the mutual interference can be significantly reduced and the operational reliability and transmission performance can be increased.
  • the advantageous embodiment according to claim 34 enables independent of a main processor detection and reliable transmission of the operating states of the safety switching elements to the machine control.
  • the embodiment according to claim 35 also allows the independent of the main processor Detection, evaluation and transmission of at least some of the existing actuators. This allows a particularly short transmission and response time for the immediate control commands.
  • the additional communication link according to the embodiment of claim 37 allows, for example, the transmission of certain high-priority data or commands from the main processor to the safety evaluation circuit for further transmission to the machine control via the first radio interface, or the access of the main processor to the detected operating states of the safety switching elements for the direct Processing in the application software.
  • the embodiment according to claim 38 enables the possibility of saving electrical energy, which is particularly important for a wirelessly data-coupled mobile handheld terminal, in those periods in which the computing power of the main processor is not or only minimally required. This extends the achievable with a single charge battery life, or can be used with a lower capacity battery, which in turn allows the saving of weight and volume.
  • the shutdown of the components can also be staggered over time.
  • the control mechanisms for switching off and reactivating the individual components can be distributed as an integral part of the respective components or else concentrated in a separately designed power management component.
  • the handheld terminal can also be used for access to the Internet or intranet.
  • web-based visualization applications can be implemented in the controller and the visualization data can then be transmitted and displayed directly as web data to the handheld terminal. This could be completely or largely dispensed with an application-specific software on the handheld terminal and would be the handheld without adaptation with different Interface-compatible machines and controllers can be used immediately.
  • the mobile handheld terminal can also be used for direct and inexpensive telecommunications via the Internet or intranet, especially in conjunction with a so-called headset, which can be either wired or wirelessly coupled via an interface with the handheld device ,
  • a so-called headset which can be either wired or wirelessly coupled via an interface with the handheld device .
  • a corresponding communication between several handheld devices and the respective operators can be made, for example, to be able to coordinate more complex and comprehensive operating tasks directly to each other.
  • a connection to a particular service point can be made.
  • the advantageous embodiment according to claim 41 enables the coupling of an exchangeable memory to the handheld terminal, for example, to transmit a software update in the machine control or to read and store operating data or log files from the controller.
  • the further object of the invention is also achieved by providing a programmable machine control according to claim 42.
  • the machine controller according to the invention provides a first and a second data interface designed to be technically independent for the common use for data transmission from and to a mobile handheld terminal.
  • the data interfaces can be formed either directly as radio interfaces or be provided with the interposition of further signal transmission paths for connection to corresponding radio interfaces.
  • the data to be transmitted is divided into a high-priority class and a low-temporal priority class, and the high-temporal-priority data is divided over the first data interface and the low-temporal priority data is transmitted over the second Transfer data interface.
  • the data having a higher temporal priority or real-time request can be transmitted largely uninfluenced by the data having a low temporal priority via the first data interface and the first radio transmission path, so that the reliability of the override is improved. Since no special consideration of any priorities is required within the class of data transmitted over one of the two radio transmission links, a wide variety of transmission standards can be used in a flexible manner both for the radio transmission links and for any other intermediate transmission paths.
  • the first radio transmission path has only exactly two communication partners and a misdirection of data telegrams or the coupling in of external data telegrams is prevented.
  • a radio transmission path according to the BlueTooth standard is particularly suitable for the production of such a point-to-point connection in the context of this invention.
  • the simple use of a powerful, often already existing information infrastructure is made possible for the data transmission via the second data interface, or via the second radio transmission path, through the use of a network connection.
  • the second data interface for the exchange of data with a variety of communication participants can be used, such as for connection to central control centers or for central operating data acquisition, error message or the like.
  • a wireless network according to the WLAN standard as part of such a network is particularly well within the scope of this invention, as this comparatively large data transmission bandwidths are provided for the transmission of extensive visualization data to a handheld terminal according to the invention.
  • the advantageous embodiment of the machine control according to claim 45 enables independent and secure from the main processor and its function verification and evaluation of the received safety information and the continuous monitoring of the intact state of the first radio transmission link to the docked handheld terminal.
  • the received safety data are evaluated accordingly and coupled into the safety circuit of the controlled technical device and thus, for example, the drive energy or drive enable is influenced directly.
  • the controllable technical device is stopped immediately by the safety receiving circuit via the safety circuit.
  • the advantageous embodiment of the machine control according to claim 46 allows rapid access or transmission of the current operating states of the safety switching elements and certain input means of the mobile handheld terminal to the main processor for the immediate processing and control of the technical device.
  • FIG. 1 shows a section of an industrial manufacturing system with a controllable, technical device as a possible application of the method and apparatus according to the invention
  • FIG. 1 shows by way of example an industrial production system 27 or a partial section or a processing station of such a production system 27 as a typical environment of use of the methods and devices according to the invention.
  • the manufacturing system 27 comprises a program-controlled technical device 6 in the manner of a Robot which is used for manipulating or machining a workpiece 7.
  • the workpiece 7 is located on a transport means 8 with which it can be transported in and out of the processing station or in a further, no longer shown processing station.
  • the working area of the robot 6, the so-called machining cell or robot cell 10 is surrounded by a protective fence 9 or a comparable enclosure, so that the robot cell 10 can normally only be entered through a protective door 11.
  • the closed state of the protective door 11 is monitored by means of a door contact 12. In normal fully automatic and program-controlled operation of the processing station, the protective door 11 is closed and no persons are allowed to stand within the robot cell 10.
  • the robot 6 is controlled by a programmable logic controller 3.
  • the machine control 3 is located somewhat distanced in the illustration outside the robot cell 10, but can of course also be arranged within the robot cell 10 or in the immediate vicinity of the robot 6.
  • the electric drives of the robot 6 are electrically supplied via converters or servo-controllers 76, which receive their positioning commands from the machine controller 3 via a corresponding communication link 75.
  • the illustration of an electrical power supply of the servo controller 76 as well as the electrical power supply of various other components has been omitted for reasons of clarity, since these are already well known to the person skilled in the art.
  • Various, not specifically illustrated further actuators and sensors on the robot 6 are connected via a plurality of control lines, the so-called control circuit 22, directly or occasionally also with the interposition of signal and energy converters also not shown with the machine control 3.
  • the robot cell 10 also has a so-called safety circuit 21, which may be designed as a safety-specific specially designed plurality of signal lines or occasionally as a special bus connection.
  • the purpose of the safety circuit 21 is the data or signal-technical connection of all safety-related facilities, as in the illustrated case of emergency stop switches 24, the door contact 12 but also the machine control 3 and especially the servo controller 76.
  • any one of the devices coupled to the safety circuit 21 signals an unsafe operating state, in particular a dangerous situation, for example when an emergency stop is actuated.
  • Switch 24 by a person are promptly and regardless of any control commands and the state of the machine control 3 all potentially dangerous movements and machine operations canceled, in particular by switching off the drive power for the drives of the robot 6 and the transport 8.
  • the processing cell is characterized in a safe condition transferred.
  • the term security in the context of this document is to be understood as the absence of danger to the life and limb of persons and, with certain limitations, also to property. On the other hand, it must be clearly distinguished from the reliability of a technical facility that is to be understood as meaning that the technical facility regularly performs satisfactorily the function expected of it.
  • this is equipped with a wireless data-bound handheld device 2.
  • this also has corresponding functions for the sophisticated visualization of operating states and other information concerning the robot 6, the machine control 3, the machined workpiece 7 or the manual control device 2.
  • safety switching elements in the manner of an emergency stop switch 25 and at least one, preferably two enabling buttons 26 are provided on the handheld terminal 2, which are signal-technically integrated during the teaching in the safety circuit 21 of the robot cell 10 and with which the operator 1 the execution poten- deliberately release potentially dangerous control commands and processes and can also terminate them technically reliably at any time.
  • a first radio transmission path 13 and a technically independent trained and concurrent radio transmission path 14 are provided.
  • the mobile handheld terminal 2 has a corresponding first and second radio interface 15 and 16.
  • the radio remote station 17 is provided, which is connected via a first data transmission link 71 directly to the machine control 3.
  • the first radio transmission path 13 is advantageously set up as a point-to-point connection.
  • radio remote stations in particular a plurality of access points 4 are provided, which in turn are coupled to the wired network connection 5 and the second anitatis- track 72 are also coupled with the machine control data.
  • the two radio transmission links 13 and 14 and the respective further linked transmission links and transmission elements are technically independent and independently usable, so that two independent and bidirectional transmission paths for data exchange between the mobile handheld device 2 and the machine control 3 are available.
  • the second radio transmission path 14 and optionally also linked transmission devices such as the network connection 5 of several other active participants, such as the wirelessly connected data device 79 or the wired communication subscriber 18, shared.
  • the handheld terminal 2 is also a communication with the other communication participants 18; 19; 79 of the network 5 possible, for example, voice communication via Internet telephony or a database query in a central database server 18.
  • voice communication via Internet telephony or a database query in a central database server 18.
  • Via corresponding coupling devices, such as the firewall 19, can also be accessed on other connected networks such as the Internet 20 or on a corresponding company-wide network ,
  • the hand-held operating device 2 has a plurality of different input means such as a keypad 31, a joystick 32 and a handwheel or potentiometer 33 for the input of control commands for immediate execution by a controlled technical device as well as for inputting data or switching operating states of the data-coupled Machine control 3 or the manual control unit 2 on.
  • the mobile hand-held device 2 further has a high-resolution, graphics-capable display 29 for the visual output of general information and operating data and the like.
  • the display 29 is structurally combined with a so-called touch screen 30, so that a flexible graphics-supported user guidance can be implemented.
  • the mobile handheld terminal 2 has a first safety evaluation circuit 48 and a second safety evaluation circuit 49.
  • These two safety evaluation circuits 48, 49 are in each case signal-coupled to the safety switching elements 25 and 26 and independently detect the actuation state of these safety switching elements.
  • the information about the respective operating states will be from both Security evaluation circuits 48, 49 are each independently coded in a suitable manner and provided with address and checking information.
  • the information captured and coded by the second safety evaluation circuit 49 is transmitted via the communication connection 57 to the first safety evaluation circuit 48 and from the latter via the communication connection 47 to the first radio interface 36 and further via the first radio transmission path 13 to the associated machine control 3 (FIG 1).
  • the operating states detected and coded in the first safety evaluation circuit 48 are transmitted to the machine control 3 either jointly or as separate data telegrams via the same communication link.
  • the coded information of both safety evaluation circuits 48, 49 in the machine control 3 becomes two correspondingly assigned safety reception circuits 50; 51 (FIG. 3) and evaluated there and correspondingly coupled into the safety circuit 21 (FIG. 3) of the controlled technical device.
  • the first and second safety evaluation circuits 48 and 49 are designed diversely with different technologies or components, so that in the case of a single fault in one of the two safety evaluation circuits 48 or 49 it is ensured that the same fault does not occur simultaneously in the other safety evaluation circuit 48, 49 and that at least one of the two circuits fully works.
  • approximately the first safety evaluation circuit 48 is designed as a programmed microcontroller and the second safety evaluation circuit 49 is designed as a permanently programmed logic module.
  • the input elements 31, 32 and 33 are likewise connected directly to the safety evaluation circuit 48 via corresponding signal lines 44, which also detects, codes and directly and without involvement of the main processor 34 via the first radio interface 13 to the machine control 3, the actuating states of these input elements (Fig. 3) transmits.
  • transmission takes place with a particularly short delay time so that precise programming and adjustment work on the controlled technical device is possible.
  • the mobile handheld terminal 2 also has a comparatively powerful computing unit 34 and a main memory 35, in which an operating system and a Application-specific software and, if necessary, other utilities such as an Internet browser or software for Internet telephony are stored and executed.
  • the arithmetic unit 34 is coupled to the second radio interface 37 via the radio module connection 46, so that the arithmetic unit 34 can communicate directly via the second radio transmission path 14.
  • a communication connection 56 is provided, via which the arithmetic unit 34 can access, in particular, the operating states of the input means 31, 32 and 33 and the safety switching elements 25 and 26 detected by the safety evaluation circuit 48, so that this information also can be processed accordingly in the application software.
  • the two radio interfaces 36 and 37 used are designed as integrated, intelligent modules which, in addition to the components for radio technology, also have an independent processor and memory means in which the sometimes very complex protocols of the respective radio standard are implemented by appropriate software means.
  • the modules can also have an integrated antenna.
  • the two radio interfaces used 36 and 37 are also designed as replaceable modules 38, so that they can be replaced by other, substantially identical modules with possibly other technical specifications or wireless standards. This allows a simple adaptation of the mobile handheld terminal 2, for example, for the use of an alternative radio standard and special requirements or already existing communication facilities or preferential solutions of an operator can be flexibly taken into account.
  • a synchronization connection 77 via which the intelligent radio modules 38 automatically exchange information for use for optimum attenuation of the mutual impairment.
  • the mobile handheld terminal 2 has an expansion interface 40 to which, for example, mobile storage media for the import or export of data or program Share or the like can be connected. Even functional extensions, which are only required at times, can be coupled to the handheld terminal 2.
  • the expansion interface 40 is designed for example as a standard USB interface. Other common interface standards, such as common and known in notebooks, are also suitable.
  • a corresponding energy storage in the manner of a battery 39 is provided.
  • the battery 39 may be formed, for example, interchangeable, so that an exhausted battery easily and without significant loss of time replaced and work with the handheld terminal 2 can be continued immediately.
  • a likewise not shown electrical connection or an electromagnetic coupling device for transmitting the energy for recharging the battery 39 may be provided.
  • the machine control 3 schematically shows the essential components and links of a preferred embodiment of a machine control 3 according to the invention.
  • the machine control 3 has a computing unit 53 and a main memory 52 for the execution of an operating system and / or a corresponding application software for the control of a controlled technical device 6 on.
  • the signal-technical coupling of the machine control 3 to the controlled technical device 6 (FIG. 1) or to its sensors and actuators takes place in part via a number of digital and / or analog signal inputs 63 and signal outputs 64, collectively referred to as the control circuit 22.
  • the machine controller 3 also has a serial bus interface 78, for example for the data-related coupling to a servo controller for controlling the drives of the controlled technical device 6 (FIG. 1).
  • the machine control system 3 also has a first safety receiving circuit 50 and a second safety receiving circuit 51 which receives the high-temporal data telegrams arriving via the first data interface 69 with the information about the actuation states of the safety switching elements 25, 26 on a coupled mobile handheld terminal 2 (FIG. 2) evaluate their validity and via a corresponding emergency stop circuit interface and an enabling switch interface in the safety circuit 21 of controlled technical device 6 (Fig. 1) einkoppeln.
  • Another essential function of these safety receiving circuits 50, 51 is the constant monitoring of an intact communication connection to the associated manual control unit 2 and thus to its safety switching elements 25, 26.
  • the continuously transmitted data telegrams with the current information on the operating states of the safety switching elements 25, 26 over a certain Period from or no valid data telegrams are received, the safety receiving circuits 50 and 51 respectively independently and independently the controlled technical device 6 (Fig. 1) in a safe operating state over.
  • the first and second security receiving circuits 50, 51 are coupled via the communication link 73, via which the data telegrams intended for the second security receiving circuit 51 are transmitted from the first data interface 69 via the first security receiving circuit 50.
  • the central processing unit 53 of the machine controller 3 is coupled via the communication link 61 to a second data interface 70, via which the class of the general data without special temporal priority, in particular the visualization data, is transmitted.
  • a communication connection 60 likewise exists between the central processing unit 53 and the first safety receiving circuit 50.
  • the computing unit 53 can use this connection to determine, for example, the current operating state of the safety switching elements 25, 26 of the associated handheld terminal 2 (FIG. 2). Furthermore, the central computing unit 53 can also determine the current actuation states of the further input means 31, 32, 33 of the associated mobile handheld terminal 2 (FIG. 2) via this communication connection 60.
  • radio remote 38 interchangeable radio module
  • processing cell 41 optional data connection

Abstract

The invention relates to a method for operating a data communication link between a wireless data-linked mobile manual operator device (2) and a machine controller with the help of at least one bidirectional first radio link (13) and an at least largely concurrent bidirectional second radio link (14) that is technically separated from the first radio link (13). The mobile manual operator device (3) comprises at least one protective switching element (25; 26) for reliably terminating potentially dangerous processes and operating states of the controlled technical apparatus (6). The mobile manual operator device (2) further comprises output means (29) for outputting information. All of the transmitted data, command and safety information is subdivided into a first class of data that has high time priority and a second class of data which has low time priority. The data from the first class of data is transmitted via the first radio link (13) while the data from the second class of data is transmitted via the second radio link (14).

Description

Verfahren zum Betreiben einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zwischen einem mobi- len Handbediengerät und einer Maschinensteuerung sowie entsprechende Systemkomponenten Method for operating a wireless communication connection between a mobile handheld terminal and a machine control and corresponding system components
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die drahtlose datentechnische Anbindung eines mo- bilen Handbediengerätes für die Abgabe von Steuerbefehlen und für die Ausgabe von Informationen an die Steuerung einer steuerbaren technischen Einrichtung, wie in Anspruch 1 beschrieben.The invention relates to a method for the wireless data connection of a mobile handheld terminal for the delivery of control commands and for the output of information to the controller of a controllable technical device, as described in claim 1.
Die gegenständliche Erfindung betrifft weiters ein System nach Anspruch 13, bestehend aus einem mobilen Handbediengerät und einer korrespondierend funktechnisch datengekoppelten Maschinensteuerung für eine steuerbare technische Einrichtung, eine Werkzeugmaschine, eine Anlage oder einen technischen Prozess, sowie ein mobiles Handbediengerät nach Anspruch 29 und eine programmierbare Maschinensteuerung nach Anspruch 41.The subject invention further relates to a system according to claim 13, consisting of a mobile handheld terminal and a corresponding radio data-coupled machine control for a controllable technical device, a machine tool, a system or a technical process, and a mobile handheld terminal according to claim 29 and a programmable machine control according to Claim 41.
Eine mobiles Handbediengerät, in weiterer Folge teilweise auch als mobile Bedien- und Beobachtungsvorrichtung bezeichnet, ist im Kontext dieser Schrift zu verstehen als eine mobile, insbesondere tragbare Bedien- und Beobachtungsvorrichtung für die Visualisierung von allgemeinen Prozessdaten, Maschinen- und Betriebszuständen, sowie zur Ein- oder Ausgabe allgemeiner textueller oder grafischer Information und fallweise auch von Multimedia-Inhalten, sowie für die Bedienung von Maschinen, Robotern oder sonstiger technischer Anlagen, steuerbarer Einrichtungen und Prozesse. Ein mobiles Handbediengerät weist häufig, jedoch nicht zwingend ein hochauflösendes Farbdisplay für eine anspruchsvolle visuelle Ausgabe von Informationen und Darstellungen auf. Weiters umfasst ein solches Handbediengerät Eingabemittel wie z.B. eine Tastatur, einen Joystick, einen Track-Ball, ein Potentiometer oder einen Drehgeber zur Abgabe von Steuerkommandos an die Maschinensteuerung für die unmittelbare Beeinflussung der steuerbaren technischen Einrichtung, sowie fallweise auch einen Be- triebsartenwahlschalter oder Schlüsselschalter oder vergleichbare Eingabemittel. Das Display kann weiters auch mit einem sogenannten Touch-Screen für Benutzereingaben ausgestattet sein, um eine flexible, leistungsfähige und grafisch orientierte Benutzerkommunikation zu ermöglichen.A mobile handheld terminal, sometimes also referred to as a mobile operating and monitoring device, is to be understood in the context of this document as a mobile, in particular portable operator control and monitoring device for the visualization of general process data, machine and operating conditions, as well as for or output of general textual or graphical information and occasionally also of multimedia content, as well as for the operation of machines, robots or other technical equipment, controllable devices and processes. A mobile hand-held device often, but not necessarily, has a high-resolution color display for sophisticated visual output of information and images. Furthermore, such a hand-held operating device comprises input means, such as e.g. a keyboard, a joystick, a track ball, a potentiometer or a rotary encoder for the delivery of control commands to the machine control for the direct influence of the controllable technical device, as well as occasionally a Betriebsartenwahlschalter or key switch or similar input means. The display can also be equipped with a so-called touch screen for user input in order to enable flexible, powerful and graphically oriented user communication.
Weiters weisen diese Handbediengeräte einen oder mehrere Prozessoren sowie Speichermittel und Schnittstellen zur datentechnischen Anbindung an eine Maschinensteuerung auf. Bei ent- sprechend leistungsfähigen Handbediengeräten kommen bekannte und kommerziell erhältliche Betriebssysteme wie beispielsweise Windows CE oder entsprechend adaptierte Versionen von Linux oder ähnliche zum Einsatz.Furthermore, these handheld terminals have one or more processors and storage means and interfaces for data connection to a machine control. At Speaking powerful handhelds come well-known and commercially available operating systems such as Windows CE or appropriately adapted versions of Linux or similar used.
Für die gegenständlichen mobilen Handbediengeräte ist typisch, dass sie zur Abgabe vonFor the subject mobile hand-held devices is typical that they are for the delivery of
Steuerkommandos in sogenannten Sonderbetriebsarten einer Maschine (z.B. eines Roboters) geeignet sind. Im Gegensatz zum vollautomatischen Betrieb von Anlagen, bei dem die Sicherheit für Personen beispielsweise durch geschlossene Umzäunungen sichergestellt ist, befindet sich während solcher Sonderbetriebsarten die Bedienperson im unmittelbaren Einfluss- und Gefahrenbereich der Maschine, also innerhalb einer Schutzumzäunung. Jede potenziell gefahrbringende Maschinenfunktion wird dabei nur dann und nur so lange ausgeführt, falls und solange die Bedienperson diese Funktion durch die Betätigung eines speziellen Sicherheitsschaltelementes, nämlich eines sogenannten Zustimmtasters, freigibt. Der Zustimmtaster ist ein nach besonderen sicherheitstechnischen Richtlinien ausgebildetes Schaltelement und üblicherweise dreistufig und zweikanalig ausgeführt. Weiters weisen solche mobilen Handbediengeräte fallweise auch Not- Aus-Taster oder vergleichbare Sicherheitsschaltelemente auf, bei deren Betätigung die zugeordnete Maschine schnellstmöglich stillgesetzt und ein Gefah- renzustand oder eine Notstuation beendet wird. Auch ein Betriebsartenwahlschalter oder Schlüsselschalter kann als spezielles Sicherheitsschaltelement ausgebildet sein und z.B. zwei- kreisig redundant aufgebaut sein und der Betätigungszustand zweikanalig redundant erfasst und an die Steuerung oder den Sicherheitskreis der Maschine übertragen werden.Control commands in so-called special modes of a machine (such as a robot) are suitable. In contrast to the fully automatic operation of systems, in which the safety for persons is ensured, for example, by closed fences, the operator is in the immediate influence and danger zone of the machine during such special operating modes, ie within a protective fencing. Any potentially hazardous machine function is performed only then and only so long, if and as long as the operator releases this function by the operation of a special safety switching element, namely a so-called enabling button. The enabling button is designed according to special safety guidelines switching element and usually three-stage and two-channel. In addition, mobile handheld terminals of this kind occasionally also have emergency stop buttons or comparable safety switching elements, upon actuation of which the associated machine is shut down as quickly as possible and a danger state or emergency situation is ended. An operating mode selector switch or key switch may also be designed as a special safety switching element, and e.g. be built redundantly two-circuit and the operating state of two channels redundant detected and transmitted to the controller or the safety circuit of the machine.
Für die mobilen Handbediengeräte entsprechend der Erfindung ist weiters wesentlich, dass die datentechnische Kopplung an die Steuerung einer Maschine drahtlos, insbesondere über eine Funkverbindung erfolgt. Damit ist eine optimale Bewegungsfreiheit des Benutzers während der Verwendung des Handbediengerätes gewährleistet.For the mobile handheld terminals according to the invention is further essential that the data technology coupling to the control of a machine is wireless, in particular via a radio link. This ensures optimum freedom of movement for the user while using the handheld terminal.
Für die funktechnische Anbindung eines mobilen Handbediengerätes kommen unter dem Gesichtpunkt einer möglichst weltweiten Verwendbarkeit derartiger Geräte irgendwelche prop- rietären Verfahren, Frequenzen und Protokolle nicht in Frage, da die hierfür jeweils erforderlichen Einzelzulassungen einen inakzeptabel hohen Aufwand darstellen würden bzw. gar nicht erbringbar wären. Als international breit zugelassene, kostengünstige und prinzipiell verwendbare Funkstandards kommen daher beispielsweise WLAN (Wireless LAN) und BlueTooth sowie DECT, Zigbee oder ähnliche in Frage. Alle diese Standardtechnologien haben Stärken und Schwächen und werden künftig zum Teil noch erhebliche bzw. mehr oder weniger massive, abwärtskompatible Weiterentwicklungen erfahren.From the point of view of the world-wide possible usability of such devices, any proprietary methods, frequencies and protocols are out of the question for the radio-technical connection of a mobile hand-held terminal, since the individual authorizations required in each case would represent an unacceptably high effort or would not be achievable at all. As internationally broadly approved, cost-effective and principally usable radio standards are therefore for example WLAN (Wireless LAN) and BlueTooth as well as DECT, Zigbee or similar in question. All of these standard technologies have strengths and weaknesses and in the future will experience considerable or more or less massive, downward-compatible further developments.
Die Übertragung der sicherheitskritischen Signale und Informationen von den Sicherheitsschaltelementen über nicht leitungsgebundene Übertragungsstrecken erfordert eine zyklische, d.h. quasi kontinuierliche Überwachung einer intakten Verbindung mit entsprechenden Echtzeitanforderungen, d.h. maximal zulässigen Übertragungsverzögerungen. Während eine kurzzeitige Unterbrechung bei der Übertragung von allgemeinen Daten oder Visualisierungsdaten normalerweise nur eine unkritische Verzögerung des Bildaufbaus zur Folge hat, verursacht die Unterbrechung der Übertragung von Sicherheitsdaten erhebliche funktionale Störungen. Ist die Verbindung unterbrochen oder verzögert sich die Übertragung eines Datenpaketes mit solchen sicherheitsrelevanten Informationen, wird dies von einer Überwachungseinrichtung an der Maschinensteuerung oder einem Teil der Maschinensteuerung erkannt und muss dort als Defekt oder als unsicherer Betriebszustand gewertet werden. Damit muss aber die Anlage umgehend stillgesetzt werden. Damit ist zwar unabhängig von der Qualität und Zuverlässigkeit der Funkübertragungsstrecke die Personensicherheit der Anlage sichergestellt, allerdings führt eine schlechte Funkverbindung zu einer inakzeptablen Betriebszuverlässigkeit und zur inakzeptablen Häufigkeit ungewollter Betriebsunterbrechungen mit entsprechend hohen Kos- ten. Da die Personensicherheit in der Wertigkeit über dem Schutz der Anlage steht, kann es bei solchen sicherheitsbedingten Notabschaltungen durch die Unterbrechung laufender Prozesse sogar zu Schäden an der Anlage oder an Werkstücken kommen oder aber zumindest wegen der Unterbrechung zu Qualitätsproblemen bei Serienproduktionen (Unterbrechung von Produktionszyklen, abweichende Fertigungsparameter in der Wiederanlaufphase).The transmission of the safety critical signals and information from the safety switching elements over non-wired links requires a cyclic, i. quasi-continuous monitoring of an intact connection with corresponding real-time requirements, i. maximum permissible transmission delays. While a brief interruption in the transmission of general data or visualization data usually results in only a noncritical delay in image build-up, the interruption of the transmission of security data causes significant functional disturbances. If the connection is interrupted or delayed, the transmission of a data packet with such safety-related information, this is detected by a monitoring device on the machine control or part of the machine control and must be considered there as a defect or unsafe operating condition. But this means that the system must be shut down immediately. Thus, regardless of the quality and reliability of the radio transmission path, the personal safety of the system is ensured, however, leads to a poor wireless connection to an unacceptable operational reliability and the unacceptable frequency of unwanted interruptions in operation with correspondingly high costs. Since the safety of people in the value above the protection of the system In the event of such safety-related emergency shutdowns, the interruption of ongoing processes may even result in damage to the plant or workpieces or at least because of the interruption to quality problems in series production (interruption of production cycles, deviating production parameters in the restart phase).
Auch für die Übertragung der Steuerkommandos vom Handbediengerät an eine Maschinensteuerung gibt es gewisse Echtzeitanforderungen. Eine zu große Verzögerung zwischen dem Absetzen eines Kommandos und der Ausführung an der Maschine ist bei der Durchführung von Einstellarbeiten oder beim Teachen eines Roboters inakzeptabel. Die Reaktion der Ma- schine muss für das Empfinden der Bedienperson quasi verzögerungsfrei erfolgen.There are also certain real-time requirements for the transmission of the control commands from the handheld terminal to a machine control. Too long a delay between issuing a command and executing on the machine is unacceptable when making adjustments or teaching a robot. The reaction of the machine must take place virtually without delay for the operator's feeling.
Da die für den breiten weltweiten Einsatz in Frage kommenden Standard-Funktechnologien primär für den breiten Consumer-Bereich und nicht für sicherheitkritische Zwecke entwickelt wurden und auch keine oder nur sehr eingeschränkte Echtzeitfähigkeiten haben, stellt die Herstellung einer ausreichenden Betriebszuverlässigkeit bei gleichzeitig geforderter Personensicherheit eine große Herausforderung dar. Die Problematik der Zuverlässigkeit der Standard- Funktechnologien wird noch erheblich verschärft, sobald eine Mehrzahl von Geräten inner- halb der üblichen Kommunikationsreichweite im selben Funkfrequenzband kommuniziert und diese sich dabei gegenseitig beeinträchtigen. Die zahlreichen und teils hochenergetischen Störquellen in industrieller Umgebung beeinträchtigen die Zuverlässigkeit ebenfalls. Durch diese Störungen häufen sich die Kommunikationsfehler und die Anzahl der erforderlichen Übertragungsversuche, womit die auftretenden Übertragungsverzögerungen zunehmen.Because standard wireless technologies, which are suitable for widespread global deployment, are primarily developed for the broad consumer sector and not for security-critical purposes Although there are no or only very limited real-time capabilities, creating sufficient operating reliability while at the same time requiring personal safety poses a major challenge. The problem of the reliability of standard wireless technologies is exacerbated considerably as soon as a plurality of devices are within the usual communication range communicates in the same radio frequency band and these interfere with each other. The numerous and sometimes high-energy sources of interference in an industrial environment also affect the reliability. These errors increase the communication errors and the number of transmission attempts required, which increases the transmission delays that occur.
Ein weiteres Problem entsteht dann, wenn für die Übertragung zwischen einem Handbediengerät und der Steuerung einer Maschine zumindest als Teil der Übertragungsstrecke ein bereits in der Maschinenhalle vorhandenes Netzwerk mitverwendet werden soll. Die unterschiedlichen Komponenten solcher Netzwerke gehören dann nicht zum Lieferumfang des Herstellers der Handbediengeräte oder der Maschinensteuerung, sondern stammen von unterschiedlichsten Geräteherstellern. Auch Auslastung und Betriebsparameter solcher Netzwerke können in weiten Bereichen variieren. Häufig besteht auch eine Anbindung an das allgemeine Bürodaten-Kommunikationsnetz des Unternehmens. Solche Netzwerke weisen daher höchst variable Eignung, Qualität und Zuverlässigkeit auf und eignen sich nicht zur Übertragung von Informationen unter Echtzeitbedingungen, insbesondere von Sicherheitsschaltzuständen. Um- fasst ein solches Netzwerk auch die funktechnische Abdeckung (z.B. WLAN), so ergeben sich aus der Organisation in einzelnen und teilweise überlappenden Funkzellen zusätzliche kurzzeitige Unterbrechungen beim automatischen Wechsel von einer Funkzelle auf eine benachbarte Zelle, dem so genannten Roaming.Another problem arises when for the transmission between a manual control unit and the control of a machine, at least as part of the transmission path already existing in the machine hall network is to be used. The different components of such networks do not belong to the scope of delivery of the manufacturer of the hand-held operating devices or the machine control, but come from different device manufacturers. Also utilization and operating parameters of such networks can vary within wide ranges. Often there is also a connection to the company's general office data communications network. Such networks therefore have highly variable suitability, quality and reliability and are not suitable for the transmission of information under real-time conditions, in particular of safety switching states. If such a network also includes the radio coverage (for example WLAN), then the organization results in individual brief and partially overlapping radio cells additional short-term interruptions in the automatic change from one radio cell to an adjacent cell, the so-called roaming.
Andererseits ermöglicht aber eine Verwendung dieser vorhandenen Firmennetzwerke den besonders einfachen Zugriff auf die Daten der vernetzten Maschinen und den Abruf aller anderen Informationen von Servern und sonstigen Datenquellen des Netzwerkes. Auch die Übertragungsbandbreiten eines solchen Netzwerkes sind üblicherweise durchaus ausreichend für die Übertragung von Multimedia-Daten und ebenso von Visualisierungsdaten einer Maschine. Für die Anwender der Handbediengeräte besteht daher zunehmend der Bedarf für ein modernes, leistungsfähiges Handbediengerät mit einer einfachen und leistungsfähigen Zugriffsmöglichkeit auf ein solches, bereits vorhandenes Firmennetzwerk. AIs Stand der Technik ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 2006/000264 eine Steuerung für einen Roboter einschließlich einem drahtlos angebundenen Handbediengerät mit Sicherheitsschaltelementen bekannt. Diese Lösung berücksichtigt jedoch nur die sicher- heitstechnisch relevanten Anforderungen des Handbediengerätes, wie beispielsweise die zwei- kanalige Erfassung und Übertragung der Betätigungszustände der Sicherheitsschaltelemente, jedoch nicht die gleichzeitig ebenso bestehenden Anforderungen an eine breitbandige datentechnische Anbindung an die Maschinensteuerung oder gar an die allgemeine Netzwerkinfrastruktur am Betriebsort mit zahlreichen Kommunikationsteilnehmern zur Übertragung großer Datenmengen für eine leistungsfähige Visualisierung oder für Multimediaanwendungen.On the other hand, using these existing corporate networks allows for particularly easy access to the data of the networked machines and the retrieval of all other information from servers and other data sources of the network. Also, the transmission bandwidths of such a network are usually quite sufficient for the transmission of multimedia data and also of visualization data of a machine. For the users of the hand-held operating devices, there is therefore an increasing demand for a modern, powerful hand-held operating device with a simple and powerful access option to such an already existing company network. As the state of the art, from the international patent application WO 2006/000264 a controller for a robot including a wirelessly connected handheld terminal with safety switching elements is known. However, this solution takes into account only the safety-technically relevant requirements of the handheld terminal, such as the two-channel detection and transmission of the operating states of the safety switching elements, but not the same existing requirements for a broadband data link to the machine control or even to the general network infrastructure Site with numerous communication participants for the transmission of large amounts of data for a powerful visualization or for multimedia applications.
Während im genannten Stand der Technik zwar die Verwendung eines allgemeinen Wireless- Netzwerkes und konkret von BlueTooth genannt wird, bleibt ein in der praktischen Realisierung auftretendes Problem gänzlich unberücksichtigt. Die Einhaltung der allgemeinen Funk- Standards erfordert neben bestimmten physikalischen Signalcharakteristiken auch relativ komplexe Protokolle, um die InterOperabilität und Kompatibilität mit anderen Funkteilnehmern sicherzustellen. Diese Protokolle werden üblicherweise in durchaus aufwändigen mehrschichtigen Softwarestrukturen implementiert, die auf einem entsprechenden Prozessor ausgeführt werden. Teils sind solche Softwareteile bereits als Teil des verwendeten Betriebssystems vor- handen oder sie können als Softwaremodul vom Hersteller der Chips für die Funktechnologie bezogen werden. Es sind aber auch bereits komplette intelligente Funkmodule samt eigenem Kommunikationsprozessor und entsprechender Software kommerziell preisgünstig erhältlich, welche das gesamte Funkprotokoll abwickeln und über eine bereits sehr einfache standardisierte Schnittstelle (zB Ethernet, SPI oder UART) mit einen Hauptprozessor kommunizieren, auf welchem schließlich das Betriebssystem mitsamt der Applikationssoftware ausgeführt wird.While in the cited prior art the use of a general wireless network and specifically of BlueTooth is called, a problem occurring in the practical realization remains completely unconsidered. Compliance with the common radio standards requires, in addition to certain physical signal characteristics, relatively complex protocols to ensure interoperability and compatibility with other radio subscribers. These protocols are usually implemented in quite complex multi-layered software structures that are executed on a corresponding processor. Some such software parts already exist as part of the operating system used or they can be obtained as a software module from the manufacturer of the chips for the radio technology. But there are already complete intelligent wireless modules along with their own communication processor and software commercially available at low cost, which handle the entire wireless protocol and communicate via an already very simple standardized interface (eg Ethernet, SPI or UART) with a main processor, on which finally includes the operating system the application software is executed.
Diese kommerziell preisgünstig erhältlichen Software- und Hardwaremodule berücksichtigen jedoch nicht oder nur unzureichend die gleichzeitige Übertragung von hohen Datenmengen ohne besondere Echtzeitanforderungen für die Visualisierung in Zusammenhang mit kleineren Datenmengen für die hochpriore, zyklische und verzögerungskritische Übertragung der Sicherheitsdaten und der Steuerkommandos in einem gemeinsamen Datenstrom. Damit wären teilweise relativ komplexe kundenspezifische Änderungen und Erweiterungen an diesen Standardprodukten samt umfangreicher Tests erforderlich und es verbliebe trotzdem ein Risiko von Inkompatibilitäten zum jeweiligen Funkstandard, welche zudem beim Wechsel des Chipherstellers oder bei Updates der Standardprodukte erneut anfallen würden.However, these commercially inexpensive software and hardware modules do not or insufficiently address the simultaneous transmission of large amounts of data without special real-time visualization requirements associated with smaller amounts of data for high-priority, cyclic and delay critical transmission of the security data and control commands in a common data stream. This would sometimes require relatively complex customer-specific changes and enhancements to these standard products, including extensive tests, and there would still be a risk Incompatibilities to the respective radio standard, which would also occur again when changing the chip manufacturer or updates of the standard products.
Die Sicherheitsdaten werden im Handbediengerät von separaten Auswerteschaltungen bereit- gestellt, welche die Schaltzustände der Sicherheitsschaltelemente mehrkreisig erfassen, prüfen und mit entsprechenden Prüfinformationen versehen. Am anderen Ende der Übertragungsstrecke, an der Maschinensteuerung, sind korrespondierend zugeordnete Schaltungen vorgesehen, welche die für sie bestimmten Sicherheitsdaten erhalten, deren Authentizität prüfen und in geeigneter Form in den Sicherheitskreis der Maschine einspeisen. Vorzugsweise sind diese Auswerteschaltungen diversitär, also mit unterschiedlichen technischen Mitteln realisiert, so dass beim Auftreten eines bestimmten Fehlers in der Auswerteschaltung von einem der Kreise der jeweils andere Kreis diesen Fehler nicht aufweist und damit ein Sicherheitsverlust nicht eintritt. Dieses Verfahren ist sowohl in der WO 2006/000264 als auch in anderen Schriften und Sicherheitsnormen beschrieben und ist wohl bekannt. Die Sicherheit, d.h. das sichere Stillsetzen der Maschine wird dabei ausschließlich von den Auswerteschaltungen und den korrespondierend zugeordneten Empfangsschaltungen sichergestellt. Fehlgeleitete, manipulierte, verspätete oder ausbleibende Sicherheitsinformationen veranlassen die Empfangsschaltungen zur Abschaltung der Maschine.The safety data are provided in the handheld terminal by separate evaluation circuits, which record the switching states of the safety switching elements in multiple circuits, check them and provide them with appropriate test information. At the other end of the transmission path, at the machine control, correspondingly assigned circuits are provided, which receive the security data intended for them, check their authenticity and feed them into the safety circuit of the machine in a suitable form. Preferably, these evaluation circuits are diverse, so realized with different technical means, so that when a certain error occurs in the evaluation circuit of one of the circles of the other circle does not have this error and thus a loss of security does not occur. This method is described both in WO 2006/000264 and in other publications and safety standards and is well known. The security, i. the safe stopping of the machine is ensured exclusively by the evaluation circuits and the correspondingly associated receiving circuits. Misguided, manipulated, delayed, or missing security information causes the receiving circuits to shut down the machine.
Sollen diese Sicherheitsdaten nun zusammen mit den allgemeinen Steuer- und Visualisierungsdaten in einem gemeinsamen technischen Datenübertragungskanal übertragen werden, müssen die Sicherheitsdaten normalerweise von den Auswerteschaltungen gelesen und durch den Hauptprozessor zum Funkmodul übertragen werden. Zur Verzögerung des Datenübertragungskanals kommt damit noch die Reaktions- beziehungsweise Verzögerungszeit des Haupt- Prozessors hinzu, die je nach verwendetem Betriebssystem durchaus erheblich sein kann. Je nach verwendetem Betriebssystem kann die Verzögerungszeit auch von verschiedenen am Handbediengerät laufenden Anwenderprogrammen beeinträchtigt werden, die der eigentliche Hersteller des Handbediengerätes nicht beeinflussen und kaum vorhersehen kann.If these safety data are now to be transmitted together with the general control and visualization data in a common technical data transmission channel, the safety data must normally be read by the evaluation circuits and transmitted by the main processor to the radio module. To delay the data transfer channel comes with it still the reaction or delay time of the main processor added, which can be quite significant depending on the operating system used. Depending on the operating system used, the delay time can also be affected by various user programs running on the handheld terminal, which the actual manufacturer of the handheld terminal does not influence and can hardly foresee.
Hinzu kommt die Problematik, dass beim Durchschleusen der Sicherheitsdaten durch den Hauptprozessor dieser in den Phasen mit geringer Rechenleistung nicht einfach in einen Po- wer-Down Mode mit verringerter Leistungsaufnahme versetzt oder sogar völlig abgeschaltet werden kann, da dann die Reaktionszeit beim Übertragen der Sicherheitsinformationen zur Funkschnittstelle zusätzlich verlängert werden würde. Der Hauptprozessor ist aber neben dem Display einer der wesentlichen Energieverbraucher in einem mobilen Handbediengerät, so dass dieser Umstand zu Lasten der verfugbaren Akkulaufzeit geht.In addition, there is the problem that when passing through the security data by the main processor this can not be easily put into a power-down mode with reduced power consumption or even switched off completely in the phases with low computing power, since then the reaction time when transmitting the security information to Radio interface would be extended additionally. However, the main processor is next to the display one of the main energy consumers in a mobile handheld device, so that this circumstance is at the expense of the available battery life.
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur zuverlässigen und leistungsfähigen drahtlosen Anbindung eines mobilen Handbediengerätes an die Steuerung einer steuerbaren technischen Einrichtung via Funk unter Berücksichtigung von Echtzeitanforderungen oder von zeitlichen Prioritäten für die Übertragung von Kommandos und Sicherheitssignalen zur unmittelbaren und quasi verzögerungsfreien Beeinflussung der gesteuerten technischen Einrichtung. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines mobilen Handbediengerätes, einer Maschinensteuerung sowie eines Systems zur Durchführung des Verfahrens.An object of the invention is therefore to provide a method for reliable and efficient wireless connection of a mobile handheld to the control of a controllable technical device via radio, taking into account real-time requirements or time priorities for the transmission of commands and security signals for immediate and quasi delay-free influencing the controlled technical facility. Another object of the invention is to provide a mobile handheld terminal, a machine control and a system for carrying out the method.
Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.The task is inventively achieved by a method according to claim 1.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für die Kommunikation zwischen dem mobilen Handbediengerät und der Maschinensteuerung zwei technisch eigenständige Funkstrecken parallel betrieben und werden die zur Übertragung anfallenden Daten aufgetrennt in einen Teil oder eine Klasse mit zeitlich hochprioren Informationen, darunter die Si- cherheitsinformationen, und in einen verbleibenden Teil oder eine Klasse mit niederprioren Informationen, darunter die Visualisierungsdaten. Alle hochprioren Daten werden ausschließlich über eine der beiden Funkstrecken übertragen, während die niederprioren Daten über die zweite Funkstrecke übertragen werden. Während dem Bedienvorgang an einer Maschine sind beide Funkstrecken gemeinsam in Verwendung.According to the method according to the invention, two technically independent radio links are operated in parallel for the communication between the mobile hand-held operating device and the machine control, and the data for transmission are separated into a part or a class with high-priority information, including the safety information, and into a remaining one Part or a class with lower-priority information, including the visualization data. All high-priority data is transmitted exclusively over one of the two radio links, while the lower-priority data is transmitted over the second radio link. During the operation on a machine, both radio links are in common use.
Diese Lösung weist überraschender Weise eine ganze Reihe von Vorteilen und kaum vorhersehbaren Effekten gegenüber den vorbekannten Ansätzen aus dem Stand der Technik auf.This solution surprisingly has a whole series of advantages and hardly foreseeable effects compared to the prior art approaches known from the prior art.
Die hochprioren Steuerkommandos und Sicherheitsdaten und die niederprioren aber umfang- reichen Visualisierungsdaten haben im Handbediengerät zum Teil unterschiedlichen Ursprung und unterschiedliche Ziele, nämlich zum einen die speziellen Sicherheitsauswerteschaltungen und zum anderen den Hauptprozessor mit dem Betriebssystem und dem Applikationsprogramm. Das kritische Zusammenfügen und Auftrennen der Datenströme unter Berücksichti- gung der unterschiedlichen Prioritäten wird durch die getrennten Übertragungsstrecken erübrigt. Weiters werden beim Verketten mehrerer technologisch unterschiedlicher Datenpfade etwaige Probleme mit unterschiedlichen Prioritäten bei der Umsetzung der Protokolle weitgehend vermieden.The high-priority control commands and safety data and the low-priority but extensive visualization data sometimes have different origins and different goals in the handheld terminal, namely the special safety evaluation circuits and the main processor with the operating system and the application program. The critical assembly and separation of the data streams under consideration The different priorities are made unnecessary by the separate transmission links. Furthermore, when concatenating several technologically different data paths, any problems with different priorities in implementing the protocols are largely avoided.
Diese erflndungsgemäße Lösung ermöglicht die Verwendung der Standardprotokolle und von Standardtreibern für die einzelnen Funkstrecken und erfordert keine anwendungsspezifischen und fehlerkritischen Anpassungen. Damit werden einerseits Entwicklungsaufwände eingespart, Risiken vermieden und können andererseits auch verschiedene Anbieter von Funktech- nologien alternativ und rasch in eine Produktlinie integriert werden.This solution according to the invention allows the use of the standard protocols and standard drivers for the individual radio links and does not require any application-specific and error-critical adaptations. On the one hand, development costs are saved, risks are avoided, and on the other hand, various providers of radio technologies can alternatively and quickly be integrated into a product line.
Es können für die beiden Funkstrecken auch unterschiedliche Funktechnologien oder Betriebsarten verwendet werden, die den jeweiligen Anforderungen der zu übertragenden Datenanteile optimal angepasst sind. Es kann beispielsweise WLAN für die breitbandige Übertra- gung von allgemeinen Daten, Visualisierungsdaten oder Multimediainformationen und eine vergleichsweise robustere aber langsamere BlueTooth- Verbindung für die kleinere Menge an hochprioren Befehls- und Sicherheitsdaten verwendet werden. Insbesondere kann dabei auch flexibel auf die besonderen Anforderungen eines Endanwenders mit einer bereits bestehenden Netzwerk-Infrastruktur eingegangen werden, die dann für den breitbandigen Zugriff auf all- gemeine Daten, Multimediadaten und Visualisierungsdaten benutzt werden kann, während gleichzeitig die für die Bedienvorgänge zeitkritischen Sicherheits- und Steuerdaten über eine technologisch robustere Funktechnologie direkt zur jeweiligen Steuerung übertragen werden.Different radio technologies or operating modes can also be used for the two radio links, which are optimally adapted to the respective requirements of the data components to be transmitted. For example, WLAN can be used for the broadband transmission of general data, visualization data or multimedia information and a comparatively more robust but slower BlueTooth connection for the smaller amount of high-priority command and safety data. In particular, it is also possible to flexibly address the special requirements of an end user with an already existing network infrastructure, which can then be used for broadband access to general data, multimedia data and visualization data, while at the same time time-critical security and security processes Control data via a more technologically robust radio technology are transmitted directly to the respective control.
Die unterschiedlichen gebräuchlichen Leistungsklassen von Handbediengeräten unterscheiden sich neben der Anzahl und Ausstattung der Bedienelemente hauptsächlich in ihren Fähigkeiten zur Visualisierung, der Displaygröße und der Komplexität der Darstellungen, der Prozessorleistung und der Speichergröße und schließlich auch in der von der Maschinensteuerung zu übertragenden Datenmenge. Der Umfang der Sicherheitsdaten und der direkten Steuerbefehlsdaten sowie die Anforderungen an die Zuverlässigkeit hinsichtlich deren Übertragung, sind jedoch über alle Leistungsklassen weitgehend gleich. Durch die Auftrennung dieser Daten und die getrennte Übertragung kann eine einmal sicherheitstechnisch zertifizierte und zuverlässig funktionierende Teillösung zur Übertragung der hochprioren Daten für alle Leistungsklassen einer Produktserie von Funk-Handbediengeräten quasi unverändert wiederverwendet werden, während die zweite Funkverbindung für die allgemeinen Nutzdaten je nach Visuali- sierungs- und Multimediafähigkeiten, den damit anfallenden Datenmengen und der Prozessorleistung passend gewählt werden kann, ohne dass Quereinflüsse oder Entwicklungsrisiken hinsichtlich der Echtzeitanforderungen und Sicherheitstechnik zu befürchten sind. Insgesamt resultieren daraus sowohl eine raschere, kostengünstigere und risikoärmere Entwicklung als auch eine höhere Zuverlässigkeit und Sicherheit der entstehenden Produkte.The different common performance classes of handheld terminals differ in addition to the number and features of the controls mainly in their capabilities for visualization, the display size and the complexity of the representations, the processor power and the memory size and finally in the amount of data to be transmitted by the machine control. However, the scope of safety data and direct control command data, as well as the reliability requirements for their transmission, are broadly similar across all power classes. Due to the separation of these data and the separate transmission, a once safety-certified and reliably functioning partial solution for the transmission of high-priority data for all performance classes of a product series of wireless handheld terminals can be reused virtually unchanged be selected while the second radio link for the general user data depending on the visualization and multimedia capabilities, the resulting data volumes and processor performance can be selected appropriately, without any cross-influences or development risks in terms of real-time requirements and safety technology are to be feared. Overall, this results in a faster, more cost-effective and lower-risk development as well as greater reliability and safety of the resulting products.
Während das Aufkommen an allgemeinen Daten, Visualisierungs- und Multimediadaten im Betrieb einer großen Schwankungsbreite unterliegt und weniger genau abgeschätzt werden kann, ist das Datenaufkommen mit besonderen Echtzeitanforderungen relativ klar abgrenzbar, so dass durch die Verwendung einer separaten Übertragungsstrecke für diese Datenklasse relativ zuverlässige Abschätzungen bezüglich der Auslastung, des zeitlichen Verhaltens und der Übertragungszuverlässigkeit abgegeben werden können. Damit können auch erforderliche Rahmenbedingungen für den zuverlässigen Betrieb des mobilen Handbediengerätes, bei- spielsweise die maximale Anzahl solcher Handbediengeräte innerhalb einer bestimmten Umgebung, leichter bestimmt und vorgegeben werden.While the advent of general data, visualization and multimedia data in operation is subject to a wide range of variation and can be estimated with less accuracy, the data traffic with special real-time requirements is relatively clearly demarcated, so that by using a separate link for this data class, relatively reliable estimations are made Utilization, timing and transmission reliability. This also makes it possible to more easily determine and specify the required framework conditions for the reliable operation of the mobile handheld terminal, for example the maximum number of such handheld terminals within a specific environment.
Darüber hinaus können die beiden völlig getrennten Funkstrecken auch zur redundanten Übertragung bestimmter Informationen oder für Plausibilitätschecks verwendet werden, so dass etwa bei einer vorübergehenden Störung auf einer der Funkstrecken eine ungewollte Betriebsunterbrechung oder Sicherheitsabschaltung der Maschine verhindert wird oder beim Aufbau der Funkverbindung zu einer bestimmten Maschinensteuerung, die aus einer Mehrzahl von möglichen Maschinensteuerungen ausgewählt wird, die Gefahr einer fehlerhaften Zuordnung veringert wird. Insbesondere durch Verwendung zweier unterschiedlicher Funk- technologien, auf die sich auch externe Störeinflüsse normalerweise unterschiedlich auswirken werden, kann die Betriebszuverlässigkeit erhöht werden.In addition, the two completely separate radio links can also be used for redundant transmission of certain information or for plausibility checks, so that about a temporary disturbance on one of the radio links unwanted interruption or safety shutdown of the machine is prevented or when establishing the radio connection to a particular machine control, which is selected from a plurality of possible machine controls, the risk of erroneous assignment is reduced. In particular, by using two different radio technologies, to which external disturbances normally have a different effect, the reliability of operation can be increased.
Durch die separate Funkstrecke entfällt auch das Durchschleusen der Sicherheitsdaten durch den Hauptprozessor des Handbediengerätes, wodurch eine zusätzliche Verzögerung des Hauptprozessors bei der Übertragung generell wegfallt. Damit kann der Hauptprozessor in vorteilhafter Weise auch nur vorübergehend in einen Energiesparmodus versetzt werden und können dabei trotzdem die Sicherheitsdaten unterbrechungsfrei weiter übertragen und die Verbindung zur Maschinensteuerung aufrecht erhalten werden. Dadurch verringert sich der Energieverbrauch des Handbediengerätes und erhöht sich dem gemäß die Akkulaufzeit oder es kann ein Akku mit geringerer Kapazität und damit geringerem Gewicht eingesetzt werden, was wiederum vorteilhaft für die Ergonomie des Handbediengerätes ist.The separate radio link eliminates the passing through of the security data by the main processor of the handheld terminal, whereby an additional delay of the main processor in the transmission is generally eliminated. In this way, the main processor can advantageously also be transposed into a power-saving mode only temporarily and can nevertheless continue to transmit the safety data without interruption and maintain the connection to the machine control. This reduces the Energy consumption of the handheld terminal and increases according to the battery life or it can be used a battery with lower capacity and thus lower weight, which in turn is beneficial to the ergonomics of the handheld.
Durch das vorteilhafte Verfahren nach Anspruch 2 ist sichergestellt, dass die Betätigungszu- stände von Eingabemitteln und damit die entsprechenden Steuerkommandos zur unmittelbaren Ausführung durch die gesteuerte technische Einrichtung rasch und ohne inakzeptable Verzögerung übermittelt und ausgeführt werden. Dadurch werden Einstellarbeiten unter unmittelbarer visueller Kontrolle durch die Bedienperson deutlich erleichtert und ein Überfahren eines eigentlich angestrebten Zielpunktes durch verzögerte Befehlsübermittlung wird vermieden.The advantageous method according to claim 2 ensures that the actuation states of input means and thus the corresponding control commands for immediate execution by the controlled technical device are transmitted and executed quickly and without unacceptable delay. As a result, adjustments under the immediate visual control by the operator are much easier and overshooting an actually desired target point by delayed command transmission is avoided.
Durch das vorteilhafte Verfahren nach Anspruch 3 wird sichergestellt, dass auch die Betäti- gungszustände der Sicherheitsschaltelemente mit hoher Priorität und ungestört von einer parallelen Übertragung von Breitbanddaten an die gesteuerte technische Einrichtung übertragen werden. Während die Sicherheit hauptsächlich durch eine fortwährende Überwachung der aufrechten Kommunikationsverbindung zwischen Handbediengerät und Steuerung garantiert wird und eine Unterbrechung zur umgehenden Stillsetzung der Anlage führt, stellt diese vorteilhafte Ausgestaltung sicher, dass die Sicherheitsdaten bevorzugt und besonders zuverlässig an die Steuerung übertragen werden, wodurch das Problem einer ungewollten Notabschaltung zufolge einer Übertragungsverzögerung entschärft wird.The advantageous method according to claim 3 ensures that the actuation states of the safety switching elements are transmitted with high priority and undisturbed by a parallel transmission of broadband data to the controlled technical device. While safety is mainly guaranteed by continuous monitoring of the upright communication connection between the handheld terminal and the controller and an interruption to the immediate shutdown of the system leads, this advantageous embodiment ensures that the security data are preferred and particularly reliable transmitted to the controller, causing the problem of unwanted emergency shutdown is alleviated by a transmission delay.
Durch die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 bzw. Anspruch 5 wird sichergestellt, dass üblicherweise umfangreiche Daten, welche einen Datenkanal mit hoher Übertragungsbandbreite erfordern, aber andererseits keine besonders hohe zeitliche Priorität haben, nicht gemeinsam mit hochprioren Daten übertragen werden und damit die zuverlässige und zeitgerechte Übertragung der hochprioren Daten nicht beeinträchtigen können.The configuration of the method according to claim 4 or claim 5 ensures that usually extensive data, which require a data channel with high transmission bandwidth, but on the other hand have no particularly high temporal priority, are not transmitted together with high-priority data and thus the reliable and timely Transmission of high-priority data.
Das Verfahren nach Anspruch 6 erhöht die Übertragungszuverlässigkeit und üblicherweise auch die erzielbaren Übertragungsbandbreiten der beiden verwendeten Funkübertragungsstre- cken. Dabei können beispielsweise für die Kommunikation entsprechend der verwendeten Funkstandards verfügbare Frequenzbänder, Zeitslots oder Sendeleistungen entsprechend der erforderlichen Bandbreite und Priorität zwischen den beiden Funkübertragungsstrecken optimal aufgeteilt werden. Das Verfahren nach Anspruch 7 erhöht die Übertragungszuverlässigkeit analog zu Anspruch 6, allerdings mit der Zielsetzung einer optimalen Übertragungsleistung der ersten Funkübertragungsstrecke für die hochprioren Daten, gegebenenfalls zu Lasten der Übertragungsleistung auf der zweiten Funkübertragungsstrecke.The method according to claim 6 increases the transmission reliability and usually also the achievable transmission bandwidths of the two radio transmission links used. In this case, for example, for the communication according to the radio standards used available frequency bands, time slots or transmission power can be optimally divided according to the required bandwidth and priority between the two radio transmission links. The method according to claim 7 increases the transmission reliability analogous to claim 6, but with the objective of an optimal transmission power of the first radio transmission path for the high-priority data, optionally at the expense of the transmission power on the second radio transmission path.
Die vorteilhafte Ausprägung des Verfahrens nach Anspruch 8 trägt insbesondere dem Umstand Rechnung, dass beim automatischen Herstellen einer Funkverbindung die Funkschnittstellen mit teils sehr hoher Sendeleistung allgemeine Datentelegramme an mögliche Funkgegenstellen aussenden und damit andere in der Nähe betriebene Funkstrecken vorübergehend beeinträchtigt werden können. Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 8 erfolgt die Paarung von Handbediengerät und Maschinensteuerung nur über eine der beiden Funkübertragungsstrecken, während die geeigneten Adressen und Parameter für die andere Funkübertragungsstrecke über die bereits zuvor hergestellte Verbindung ausgetauscht werden. Insbesondere bei technologisch unterschiedlich ausgestalteter erster und zweiter Funkübertragungsstrecke kön- nen im Zusammenhang mit besonderen Eigenschaften, wie beispielsweise einer definiert begrenzten Kommunikationsreichweite auch besonders verwechslungssichere Zuordnungsverfahren implementiert werden. Dabei wird insbesondere auch sichergestellt, dass die beiden Funkübertragungsstrecken tatsächlich zwischen den beiden selben Kommunikationspartnern etabliert werden.The advantageous embodiment of the method according to claim 8 takes into account in particular the fact that the automatic transmission of radio communication with some very high transmission power send out general data telegrams to potential radio stations and thus other operated nearby radio links can be temporarily affected. In the embodiment according to claim 8, the pairing of the handheld terminal and machine control takes place only via one of the two radio transmission links, while the suitable addresses and parameters for the other radio transmission path are exchanged via the previously established connection. Particularly in the case of technologically differently configured first and second radio transmission paths, it is possible to implement particularly unambiguous assignment methods in connection with special properties, such as a defined limited communication range. It is also ensured in particular that the two radio transmission links are actually established between the two same communication partners.
Bei dem vorteilhaften Verfahren nach Anspruch 9 wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die hochprioren Daten nur zeitlich begrenzte Gültigkeit haben und daher fortwährend aktualisiert und an die Maschinensteuerung übertragen werden. Dadurch macht es jedoch im Falle eines Übertragungsfehlers keinen Sinn, das fehlerhaft übertragene Datentelegramm er- neut zu übertragen. Statt dessen wird einfach das nächste Telegramm mit wiederum aktualisierten Daten übermittelt. Die aktuellen Daten gelangen somit schneller zum Empfänger, als bei einer Wiederholung des fehlerhaften Datentelegramms.In the advantageous method according to claim 9, the fact is taken into account that the high-priority data have only a limited validity and are therefore continuously updated and transmitted to the machine control. In the case of a transmission error, however, this makes no sense in retransmitting the incorrectly transmitted data telegram. Instead, the next telegram is simply transmitted with updated data. The current data thus arrive faster to the receiver, as in a repetition of the erroneous data telegram.
Durch die Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 10 kann sichergestellt werden, dass keine veralteten Steuerkommandos und Sicherheitsinformationen verarbeitet und damit unerwünschte Funktionen ausgelöst oder gefährliche Betriebszustände herbeigeführt werden.The embodiment of the method according to claim 10 makes it possible to ensure that no obsolete control commands and security information are processed and thus unwanted functions are triggered or dangerous operating states are brought about.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 11 ermöglicht vor allem beim Auftreten von Störungen auf den Funkübertragungsstrecken und einer damit verbundenen Beeinträchtigung der Betriebszuverlässigkeit eine Diagnose bezüglich der möglichen Ursachen sowie möglicher Ansätze zur Verbesserung der Übertragungsqualität. Darüber hinaus kann vor der Durchführung besonders kritischer Bedienhandlungen eine Kontrolle der aktuel- len Verbindungsqualität vorgenommen werden und bei ungünstigen Bedingungen können entsprechende Abhilfen oder Alternativen ergriffen werden.The advantageous embodiment of the method according to claim 11 allows especially when The occurrence of disturbances on the radio transmission links and a concomitant impairment of the operational reliability of a diagnosis with regard to the possible causes and possible approaches to improve the transmission quality. In addition, before the execution of particularly critical operator actions, a check of the current connection quality can be made, and in the case of unfavorable conditions appropriate remedies or alternatives can be taken.
Das Verfahren nach Anspruch 12 ermöglicht neben der Benutzung des Handbediengerätes für Bedienaufgaben auch die vorübergehend ausschließliche Verwendung für Visualisierungs- oder Diagnosezwecke ohne dabei unmittelbaren Einfluss auf den programmgesteuerten Pro- zess der gesteuerten technischen Einrichtung zu nehmen. Die Bedienperson befindet sich dabei auch nicht im unmittelbaren physikalischen Einflussbereich der gesteuerten technischen Einrichtung, also beispielsweise außerhalb einer Sicherheitsumzäunung, so dass dabei keine hochprioren Bedien- oder Sicherheitsdaten zu übertragen sind. Eine entsprechend verwechs- lungssicher gestaltete und aufwändige Herstellung der ersten Funkübertragungsstrecke, beispielsweise mit Überprüfung der räumlichen Nähe oder eines bestehenden Sichtkontaktes zur gesteuerten technischen Einrichtung oder einer sonstigen Berechtigungsprüfung, kann daher entfallen.The method according to claim 12 allows not only the use of the manual control unit for operating tasks but also the temporary exclusive use for visualization or diagnostic purposes without taking immediate influence on the program-controlled process of the controlled technical device. The operator is also not in the immediate physical sphere of influence of the controlled technical device, that is, for example, outside a Sicherheitsumzäunung, so that there are no high-priority control or safety data to be transmitted. A correspondingly confusion-proof and complex production of the first radio transmission path, for example with verification of the spatial proximity or an existing visual contact with the controlled technical device or another authorization check, can therefore be dispensed with.
Die weitere Aufgabe der Erfindung wird durch die Ausführung gemäß Anspruch 13 gelöst, wodurch ein System zur Umsetzung des erfϊndungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 geschaffen wird.The further object of the invention is achieved by the embodiment according to claim 13, whereby a system for implementing the erfϊndungsgemäßen method is provided according to claim 1.
Durch die Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 14, 15, 16 und 17 wird eine vorteilhafte Aufteilung der verschiedenen anfallenden Daten auf die beiden Funkübertragungsstrecken erzielt und damit eine zuverlässige Übertragung der hochprioren Daten ermöglichen.Due to the embodiment according to claims 14, 15, 16 and 17, an advantageous division of the various accumulating data is achieved on the two radio transmission links, thus enabling reliable transmission of high-priority data.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 18 erweitert den Funktionsumfang dahin gehend, dass die Bedienperson nicht nur Daten unmittelbar von einer bestimmten Maschine abfragen und am Handbediengerät visualisieren kann, sondern dass auch andere Informationsquellen jederzeit abgefragt werden können. Dies ist insbesondere bei Instandsetzungsarbeiten oder Servicearbeiten vorteilhaft, wenn beispielsweise Servicehandbücher, Bedienungsanleitungen oder Konstruktionsunterlagen unmittelbar dargestellt werden können. Auch bei Rüstarbeiten an Werk- zeugmaschinen oder dergleichen können benötigte Zusatzinformationen, beispielsweise über den jeweiligen Auftrag oder das Werkstück, von einem zentralen Server abgerufen und dargestellt werden.The embodiment according to claim 18 extends the scope of functions to the effect that the operator can not only query data directly from a specific machine and visualize it on the handheld terminal, but that other sources of information can be queried at any time. This is particularly advantageous for repair work or service work, if, for example, service manuals, operating instructions or design documents can be displayed directly. Also during set-up work on generating machines or the like required additional information, for example, about the respective job or the workpiece can be accessed and displayed by a central server.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Systems nach Anspruch 19 ermöglicht die optimale Anpassung oder Auswahl der Parameter und Betriebseigenschaften der jeweiligen Funkübertragungsstrecken an die Anforderungen der zu übertragenden Daten. Außerdem können bestimmte vorteilhafte Zusatzfunktionen eines bestimmten Funkstandards, wie beispielsweise eine Positionsbestimmung in einem Netzwerk, mit den Vorteilen eines anderen Funkstan- dards, wie beispielsweise einer sicheren Punkt-zu-Punkt Verbindung, kombiniert werden.The advantageous embodiment of the system according to claim 19 enables the optimal adaptation or selection of the parameters and operating characteristics of the respective radio transmission links to the requirements of the data to be transmitted. In addition, certain advantageous additional functions of a particular radio standard, such as a position determination in a network, can be combined with the advantages of another radio standard, such as a secure point-to-point connection.
Beim System nach Anspruch 20 ist sichergestellt, dass die Funkübertragungsstrecke nur genau zwei Kommunikationspartner aufweist und somit eine Fehlleitung von Datentelegrammen oder das Einkoppeln fremder Datentelegramme verhindert wird.In the system according to claim 20 it is ensured that the radio transmission path has only exactly two communication partners and thus a misdirection of data telegrams or the coupling of foreign data telegrams is prevented.
Das System nach Anspruch 21 ist eine vorteilhafte Weiterbildung, bei welcher für die zweite Funkübertragungsstrecke besonders geeignete und weit verbreitete sowie problemlos verwendbare Funkstandards zur Anwendung kommen.The system according to claim 21 is an advantageous development, in which particularly suitable and widely used and easily usable radio standards are used for the second radio transmission path.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 22 ermöglicht den einfachen Zugriff auf verschiedene, räumlich verteilte Daten- und Informationsquellen. Weiters kann dabei ein bereits am Einsatzort vorhandenes Netzwerk samt der angebundenen Informationsverarbeitungskomponenten, wie beispielsweise Datenbanken und gesicherte Internetzugänge, mit benutzt werden.The advantageous embodiment according to claim 22 allows easy access to different, spatially distributed data and information sources. Furthermore, it is possible to use a network that already exists at the place of deployment, including the connected information processing components, such as databases and secure Internet access.
Im System nach Anspruch 23 kommt eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Lösung zur Geltung, da hierbei für die relativ große Menge allgemeiner Daten ohne besondere Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen eine vorhandene allgemeine Informations- Infrastruktur gemeinsam von mehreren, gleichzeitig betriebenen mobilen Handbediengeräten genutzt werden kann.In the system according to claim 23, another advantageous feature of the solution according to the invention comes into play, since in this case an existing general information infrastructure can be shared by several, simultaneously operated mobile handheld devices for the relatively large amount of general data without special real-time and security requirements.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 24 kann ein größeres Areal trotz relativ geringer Sendeleistung der einzelnen Funkzugangsknoten funktechnisch zuverlässig ausgeleuchtet werden. Durch die geringere erforderliche Sendeleistung können im gesamten Areal mehrere Funkteilnehmer, insbesondere mehrere Handbediengeräte betrieben werden und dieselben Frequenzbänder benutzen, ohne sich gegenseitig zu stören. Weiters wird durch die geringeren erforderlichen Sendeleistungen im Handbediengerät eine längere Akkustandzeit ermöglicht. Zusätzlich ermöglicht eine Mehrzahl von Funk-Zugangsknoten auch die prinzipielle Realisierung einer Ortsbestimmung eines Handbediengerätes innerhalb des Areals mit den Funkzugangsknoten.Due to the configuration according to claim 24, a larger area despite relatively low transmission power of the individual radio access nodes can be reliably radio-lit become. Due to the lower transmission power required, several radio subscribers, in particular several handheld terminals, can be operated in the entire area and use the same frequency bands without disturbing each other. Furthermore, a longer battery life is made possible by the lower transmission power required in the handheld terminal. In addition, a plurality of radio access nodes also enables the basic realization of a localization of a handheld terminal within the area with the radio access nodes.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 25 ermöglicht den Ortswechsel mit einem mobilen Hand- bediengerät über die Sende- und Empfangsreichweite eines einzelnen Funkzugangsknotens hinaus, ohne dabei eine bestehende Datenverbindung zu unterbrechen.The embodiment according to claim 25 allows the change of location with a mobile handheld device beyond the transmission and reception range of a single radio access node, without interrupting an existing data connection.
Bei einem System nach Anspruch 26 kommt ein besonders geeigneter und weit verbreiteter Funkstandard für die Realisierung der zweiten Funkübertragungsstrecke zur Anwendung.In a system according to claim 26, a particularly suitable and widely used radio standard for the realization of the second radio transmission path is used.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 27 werden am Handbediengerät Informationen über den augenblicklichen Standort zur Verfügung gestellt. Diese Informationen können zur Bereitstellung weiterer nützlicher Funktionen, insbesondere im Zusammenhang mit der Personensicherheit und bestimmten besonderen Gefahrenbereichen oder aber auch im Zusammen- hang mit automatischer Benachrichtigung über Störungsmeldungen genutzt werden oder für eine automatische Anmeldung oder Zuordnung zu räumlich nächstliegenden Anlagen bis hin zur Implementierung von lokalen Inhouse-Navigationssystemen, beispielsweise für Servicetechniker zur Fehlerortung, verwendet werden.Due to the configuration according to claim 27, information about the current location is provided on the handheld terminal. This information can be used to provide other useful functions, in particular in connection with personal safety and certain special danger areas, or also in connection with automatic notification of fault messages, or for automatic logon or assignment to the nearest premises to the implementation of local alarms In-house navigation systems, for example, for service technicians for fault location, are used.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 28 erhöht die Übertragungszuverlässigkeit und üblicherweise auch die erzielbaren Übertragungsbandbreiten der beiden verwendeten Funkübertragungsstrecken. Dabei können beispielsweise für die Kommunikation entsprechend der verwendeten Funkstandards verfügbare Frequenzbänder, Zeitslots oder Sendeleistungen entsprechend der erforderlichen Bandbreite und Priorität zwischen den beiden Funkübertragungsstre- cken optimal aufgeteilt werden.The embodiment of claim 28 increases the transmission reliability and usually also the achievable transmission bandwidths of the two radio transmission links used. In this case, for example, the frequency bands, time slots or transmission powers available for the communication according to the radio standards used can be optimally divided between the two radio transmission paths in accordance with the required bandwidth and priority.
Die weitereAufgabe der Erfindung wird durch die Schaffung eines mobilen Handbediengerätes nach Anspruch 29 gelöst. Das erfindungsgemäße Handbediengerät weist für die daten- technische Anbindung an eine Maschinensteuerung eine erste und eine davon technisch getrennte zweite bidirektionale Funkschnittstelle auf. Die Bezeichnung als bidirektionale Funkschnittstellen ist hierbei so zu verstehen, dass über diese Schnittstelle Datentelegramme oder zumindest Bestätigungs- oder Synchronisationstelegramme sowohl gesendet als auch emp- fangen werden, wobei dies jedoch nicht zwingend bedeutet, dass in beide Richtungen tatsächlich gleichzeitig kommuniziert werden kann. Die zwischen Handbediengerät und Maschinensteuerung übertragenen Daten werden bei hoher zeitlicher Priorität beziehungsweise bei Echtzeitanforderungen über die erste und bei niedriger zeitlicher Priorität über die zweite Funkschnittstelle übertragen. Damit wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Übertragung der hochprioren Daten nicht durch die gleichzeitige Übertragung von allgemeinen, niederprioren Daten beeinträchtigt wird. Es besteht damit insbesondere für die zweite Funkübertragungsstrecke zwar die Forderung nach großen Datenübertragungsraten bei sehr variablen Datenmengen aber auch eine relativ große Toleranz bezüglich der Übertragungsqualität. Es ist gleichzeitig für die erste Funkübertragungsstrecke die Datenmenge sehr genau eingrenzbar aber es besteht dafür die Forderung nach zuverlässiger Datenübertragung unter Einhaltung bestimmter maximaler Übertragungszeiten. Durch die technisch getrennt ausgeführten Funkschnittstellen und Funkstrecken müssen diese konkurrierenden Anforderungen nicht gemeinsam in einem Funkprotokoll berücksichtigt werden. Es müssen insbesondere keine unterschiedlichen Prioritäten in den Funkprotokollen berücksichtigt werden beziehungsweise sind die in den Protokollen vorgesehenen Mechanismen zur Prioritätensteuerung ohne wesentlichen Einfluss auf den zuverlässigen Betrieb des mobilen Handbediengerätes.The further object of the invention is achieved by the provision of a mobile handheld terminal according to claim 29. The hand-held operating device according to the invention has, for the data technical connection to a machine control on a first and a technically separate second bidirectional radio interface. The designation as bidirectional radio interfaces should be understood to mean that data telegrams or at least acknowledgment or synchronization telegrams are both transmitted and received via this interface, although this does not necessarily mean that it is actually possible to communicate simultaneously in both directions. The data transmitted between the hand-held operating device and the machine control is transmitted via the second radio interface at high temporal priority or, in the case of real-time requirements, via the first and at low temporal priority. This is achieved according to the invention in that the transmission of the high-priority data is not impaired by the simultaneous transmission of general, low-priority data. Thus, although there is a demand for high data transmission rates for very variable data volumes, in particular for the second radio transmission path, there is also a relatively large tolerance with regard to the transmission quality. At the same time, the amount of data for the first radio transmission path can be limited very precisely, but there is a requirement for reliable data transmission while adhering to certain maximum transmission times. Due to the technically separated radio interfaces and radio links, these competing requirements need not be considered together in a radio protocol. In particular, no different priorities have to be taken into account in the radio protocols, or the mechanisms for priority control provided in the protocols are without significant influence on the reliable operation of the mobile handheld terminal.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 30 ermöglicht den für die jeweiligen Anforderungen der beiden Datenklassen optimierten Betrieb und die Auswahl der optimalen Funk- technologie für beide Funkübertragungsstrecken, so dass das Handbediengerät eine optimale Leistung und gleichzeitig hohe Betriebszuverlässigkeit bietet, welche unter Verwendung nur eines einzelnen Funkstandards nicht erzielt werden könnte.The advantageous embodiment according to claim 30 enables optimized for the respective requirements of the two data classes operation and the selection of the optimal radio technology for both radio transmission links, so that the handheld device provides optimal performance and high operational reliability, which using only a single wireless standard not could be achieved.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 31 ermöglicht eine technisch sehr einfache Realisierung des erfindungsgemäßen Handbediengerätes unter Einsatz kommerziell erhältlicher Funkmodule. Diese Module sind inzwischen ausgesprochen kompakt und preiswert und werden in sehr großer Zahl in verschiedensten Anwendungen und Geräten kommerziell eingesetzt. Die teils sehr komplexen Funkprotokolle sind dabei zum Großteil auf Prozessoren in den jeweili- gen Modulen implementiert und der Anschluss etwa an den Hauptprozessor des Handbediengerätes erfolgt über technisch relativ einfache Interfaces, so dass der Hauptprozessor durch die Funkübertragung nicht übermäßig zusätzlich belastet wird.The embodiment according to claim 31 enables a technically very simple realization of the handheld terminal according to the invention using commercially available radio modules. These modules are now extremely compact and inexpensive and are used commercially in very large numbers in a variety of applications and devices. The sometimes very complex radio protocols are largely based on processors in the respective implemented gen modules and the connection approximately to the main processor of the manual control unit via technically relatively simple interfaces, so that the main processor is not excessively burdened by the radio transmission.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 32 ermöglicht die besonders einfache, wahlweise Ausstattung des erfindungsgemäßen Handbediengerätes mit unterschiedlichen Funkstandards, wobei alle gerätespezifischen Komponenten unverändert bleiben. Ebenso können auch Funkmodule unterschiedlicher Hersteller zum Einsatz kommen. Das ermöglicht einerseits die kostengünstige Realisierung von Varianten mit unterschiedlichen Funkstandards und andererseits den Rückgriff auf vergleichbare Produkte unterschiedlicher Hersteller solcherThe advantageous embodiment according to claim 32 enables the particularly simple, optional equipment of the handheld terminal according to the invention with different radio standards, with all device-specific components remain unchanged. Likewise, radio modules from different manufacturers can also be used. On the one hand, this enables the cost-effective realization of variants with different radio standards and, on the other hand, the use of comparable products from different manufacturers
Funkmodule. Letzteres wird abermals dadurch begünstigt, dass durch die prioritätsabhängige Aufteilung der Daten auf die beiden Funkübertragungsstrecken die Funkprotokolle der jeweiligen Strecken die unterschiedlichen Prioritäten nicht mehr gesondert berücksichtigt werden müssen und nur auf die Basisfunktionen der jeweiligen Standards zurückgegriffen werden muss.Wireless modules. The latter is again favored by the fact that the priority of the distribution of data on the two radio transmission links, the radio protocols of the respective routes, the different priorities no longer need to be considered separately and only the basis functions of the respective standards must be used.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 33 erhöht die Übertragungszuverlässigkeit und üblicherweise auch die erzielbaren Übertragungsbandbreiten der beiden Funkübertragungsstrecken. Dabei können beispielsweise für die Kommunikation entsprechend der verwendeten Funk- Standards verfügbare Frequenzbänder, Zeitslots oder Sendeleistungen entsprechend der erforderlichen Bandbreite und Priorität zwischen den beiden Funkübertragungsstrecken optimal aufgeteilt werden. Durch die unmittelbare räumliche Nähe der beiden Funkschnittstellen im Handbediengerät ist die Gefahr der gegenseitigen Beeinträchtigung beim Senden aufgrund der hohen Feldstärken im Nahfeld der Antennen auch dann besonders groß, wenn die Funk- schnittsteilen unterschiedliche Frequenzbänder benutzen. Durch geeignete Synchronisation der beiden Schnittstellen kann die gegenseitige Beeinträchtigung deutlich herabgesetzt und die Betriebszuverlässigkeit und Übertragungsleistung erhöht werden.The embodiment of claim 33 increases the transmission reliability and usually also the achievable transmission bandwidths of the two radio transmission links. In this case, for example, available for the communication according to the radio standards used frequency bands, time slots or transmission power corresponding to the required bandwidth and priority between the two radio transmission links optimally. Due to the immediate spatial proximity of the two radio interfaces in the handheld terminal, the risk of mutual interference during transmission due to the high field strengths in the near field of the antennas is also particularly great when the radio interface parts use different frequency bands. By suitable synchronization of the two interfaces, the mutual interference can be significantly reduced and the operational reliability and transmission performance can be increased.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 34 ermöglicht die von einem Hauptprozessor unabhängige Erfassung und zuverlässige Übertragung der Betätigungszustände der Sicherheitsschaltelemente an die Maschinensteuerung.The advantageous embodiment according to claim 34 enables independent of a main processor detection and reliable transmission of the operating states of the safety switching elements to the machine control.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 35 ermöglicht auch die vom Hauptprozessor unabhängige Erfassung, Auswertung und Übertragung zumindest von einigen der vorhandenen Betätigungselemente. Damit ist eine besonders kurze Übertragungs- und Reaktionszeit für die unmittelbaren Steuerkommandos ermöglicht.The embodiment according to claim 35 also allows the independent of the main processor Detection, evaluation and transmission of at least some of the existing actuators. This allows a particularly short transmission and response time for the immediate control commands.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 36 wird ein leistungsfähiges Handbediengerät für anspruchsvolle Bedien- und Visualisierungsaufgaben geschaffen, wobei die unmittelbare Anbindung des Prozessors an die zweite Funkschnittstelle die Übertragung großer Datenmengen begünstigt.Due to the advantageous embodiment according to claim 36, a powerful handheld device for demanding operating and visualization tasks is created, the direct connection of the processor to the second radio interface favors the transmission of large amounts of data.
Die zusätzliche Kommunikationsverbindung gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 37 ermöglicht beispielsweise die Übertragung bestimmter hochpriorer Daten oder Kommandos vom Hauptprozessor an die Sicherheitsauswerteschaltung für die weitere Übermittlung an die Maschinensteuerung über die erste Funkschnittstelle, oder auch den Zugriff des Hauptprozessors auf die erfassten Betätigungszustände der Sicherheitsschaltelemente für die direkte Ver- arbeitung in der Applikationssoftware.The additional communication link according to the embodiment of claim 37 allows, for example, the transmission of certain high-priority data or commands from the main processor to the safety evaluation circuit for further transmission to the machine control via the first radio interface, or the access of the main processor to the detected operating states of the safety switching elements for the direct Processing in the application software.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 38 ermöglicht die für ein drahtlos datengekoppeltes mobiles Handbediengerät besonders bedeutende Möglichkeit zur Einsparung elektrischer Energie in jenen Zeiträumen, in denen die Rechenleistung des Hauptprozessors nicht oder nur vermin- dert benötigt wird. Damit verlängert sich die mit einer Akkuladung erzielbare Betriebsdauer, beziehungsweise kann ein Akku mit geringerer Kapazität eingesetzt werden, was wiederum die Einsparung von Gewicht und Bauvolumen ermöglicht. Das Abschalten der Komponenten kann auch zeitlich gestaffelt erfolgen. Die Steuermechanismen zum Abschalten und Reaktivieren der einzelnen Komponenten können dabei verteilt als integraler Bestandteil der jewei- ligen Komponenten ausgebildet sein oder aber auch in einer getrennt ausgebildeten Power- Management Komponente konzentriert sein.The embodiment according to claim 38 enables the possibility of saving electrical energy, which is particularly important for a wirelessly data-coupled mobile handheld terminal, in those periods in which the computing power of the main processor is not or only minimally required. This extends the achievable with a single charge battery life, or can be used with a lower capacity battery, which in turn allows the saving of weight and volume. The shutdown of the components can also be staggered over time. The control mechanisms for switching off and reactivating the individual components can be distributed as an integral part of the respective components or else concentrated in a separately designed power management component.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 39 kann das Handbediengerät auch für Zugriffe auf das Internet oder Intranet verwendet werden. Weiters können Web-basierte Visualisierungs- applikationen in der Steuerung implementiert werden und die Visualisierungsdaten dann unmittelbar als Web-Daten an das Handbediengerät übermittelt und dargestellt werden. Dadurch könnte auf eine applikationsspezifische Software am Handbediengerät gänzlich oder weitgehend verzichtet werden und wäre das Handbediengerät ohne Anpassung mit verschiedenen schnittstellenkompatiblen Maschinen und Steuerungen unmittelbar verwendbar.Due to the embodiment according to claim 39, the handheld terminal can also be used for access to the Internet or intranet. Furthermore, web-based visualization applications can be implemented in the controller and the visualization data can then be transmitted and displayed directly as web data to the handheld terminal. This could be completely or largely dispensed with an application-specific software on the handheld terminal and would be the handheld without adaptation with different Interface-compatible machines and controllers can be used immediately.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 40 kann das mobile Handbediengerät auch zur unmittelbaren und preiswerten Telekommunikation via Internet oder Intranet ver- wendet werden, insbesondere in Verbindung mit einem so genannten Headset, welches entweder leitungsgebunden oder auch drahtlos über eine Schnittstelle mit dem Handbediengerät gekoppelt werden kann. Prinzipiell kann bei einem gleichzeitigen Einsatz mehrerer erfindungsgemäßer Handbediengräte innerhalb einer Arbeitsumgebung, beispielsweise in einer größeren Maschinenhalle oder Fertigungsstraße, auch eine entsprechende Kommunikation zwischen mehreren Handbediengeräten und den jeweiligen Bedienpersonen erfolgen, um beispielsweise komplexere und übergreifende Bedienaufgaben unmittelbar aufeinander abstimmen zu können. Selbstverständlich kann so im Falle von Anlagenstörungen, beispielsweise auch eine Verbindung zu einer bestimmten Servicestelle hergestellt werden.Due to the advantageous embodiment according to claim 40, the mobile handheld terminal can also be used for direct and inexpensive telecommunications via the Internet or intranet, especially in conjunction with a so-called headset, which can be either wired or wirelessly coupled via an interface with the handheld device , In principle, with a simultaneous use of a plurality of inventive handheld operating devices within a work environment, for example in a larger machine shop or production line, a corresponding communication between several handheld devices and the respective operators can be made, for example, to be able to coordinate more complex and comprehensive operating tasks directly to each other. Of course, so in case of system failure, for example, a connection to a particular service point can be made.
Die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 41 ermöglicht das Ankoppeln eines austauschbaren Speichers an das Handbediengerät, beispielsweise zur Übertragung eines Softwareupdates in die Maschinensteuerung oder zum Auslesen und Abspeichern von Betriebsdaten oder Logfiles aus der Steuerung.The advantageous embodiment according to claim 41 enables the coupling of an exchangeable memory to the handheld terminal, for example, to transmit a software update in the machine control or to read and store operating data or log files from the controller.
Die weitere Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Schaffung einer programmierbaren Maschinensteuerung nach Anspruch 42 gelöst. Die erfindungsgemäße Maschinensteuerung stellt eine erste sowie eine dazu technisch eigenständig ausgebildete zweite Datenschnittstelle für die gemeinsame Verwendung zur Datenübertragung von und zu einem mobilen Handbediengerät zur Verfügung. Die Datenschnittstellen können entweder unmittelbar als Funk- Schnittstellen ausgebildet sein oder unter Zwischenschaltung weiterer Signalübertragungspfade für den Anschluss an entsprechende Funkschnittstellen vorgesehen sein. Analog zu den zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Lösungen werden die zu übertragenden Daten in eine Klasse mit zeitlich hoher Priorität und in eine Klasse mit niedriger zeitlicher Priorität eingeteilt und die Daten mit hoher zeitlicher Priorität über die erste Datenschnittstelle und die Daten mit niedriger zeitlicher Priorität über die zweite Datenschnittstelle übertragen. Dadurch können die Daten mit höherer zeitlicher Priorität oder Echtzeitanforderung weitgehend unbe- einflusst von den Daten mit niedriger zeitlicher Priorität über die erste Datenschnittstelle und die erste Funkübertragungsstrecke übertragen werden, so dass die Zuverlässigkeit der Über- tragung verbessert wird. Da innerhalb der Klasse der Daten, die über eine der beiden Funkübertragungsstrecken übermittelt werden, keine besondere Berücksichtigung irgendwelcher Prioritäten mehr erforderlich ist, können in flexibler Weise unterschiedlichste Übertragungsstandards sowohl für die Funkübertragungsstrecken als auch für etwaige zwischengeschaltete, weitere Übertragungspfade zur Anwendung kommen.The further object of the invention is also achieved by providing a programmable machine control according to claim 42. The machine controller according to the invention provides a first and a second data interface designed to be technically independent for the common use for data transmission from and to a mobile handheld terminal. The data interfaces can be formed either directly as radio interfaces or be provided with the interposition of further signal transmission paths for connection to corresponding radio interfaces. Analogous to the solutions according to the invention described above, the data to be transmitted is divided into a high-priority class and a low-temporal priority class, and the high-temporal-priority data is divided over the first data interface and the low-temporal priority data is transmitted over the second Transfer data interface. As a result, the data having a higher temporal priority or real-time request can be transmitted largely uninfluenced by the data having a low temporal priority via the first data interface and the first radio transmission path, so that the reliability of the override is improved. Since no special consideration of any priorities is required within the class of data transmitted over one of the two radio transmission links, a wide variety of transmission standards can be used in a flexible manner both for the radio transmission links and for any other intermediate transmission paths.
Bei der Maschinensteuerung nach Anspruch 43 ist sichergestellt, dass die erste Funkübertragungsstrecke nur genau zwei Kommunikationspartner aufweist und eine Fehlleitung von Datentelegrammen oder das Einkoppeln fremder Datentelegramme verhindert wird. Eine Funk- Übertragungsstrecke nach dem BlueTooth-Standard eignet sich im Rahmen dieser Erfindung besonders gut zur Herstellung einer solchen Punkt-zu-Punkt Verbindung.In the machine control according to claim 43, it is ensured that the first radio transmission path has only exactly two communication partners and a misdirection of data telegrams or the coupling in of external data telegrams is prevented. A radio transmission path according to the BlueTooth standard is particularly suitable for the production of such a point-to-point connection in the context of this invention.
Bei der Maschinensteuerung gemäß Anspruch 44 wird für die Datenübertragung über die zweite Datenschnittstelle, beziehungsweise über die zweite Funkübertragungsstrecke, durch die Verwendung einer Netzwerkverbindung die einfache Verwendung einer leistungsfähigen, häufig bereits vorhandenen Informations-Infrastuktur ermöglicht. Damit kann die zweite Datenschnittstelle für den Datenaustausch mit verschiedensten Kommunikationsteilnehmern verwendet werden, wie beispielsweise zur Anbindung an zentrale Leitstellen oder zur zentralen Betriebsdatenerfassung, Störungsmeldung oder dergleichen. Ein Funknetzwerk nach dem WLAN-Standard als Teil eines solchen Netzwerkes eignet sich im Rahmen dieser Erfindung besonders gut, da hierüber vergleichsweise große Datenübertragungsbandbreiten für die Übermittlung umfangreicher Visualisierungsdaten an ein erfindungsgemäßes Handbediengerät ermöglicht werden.In the machine control according to claim 44, the simple use of a powerful, often already existing information infrastructure is made possible for the data transmission via the second data interface, or via the second radio transmission path, through the use of a network connection. Thus, the second data interface for the exchange of data with a variety of communication participants can be used, such as for connection to central control centers or for central operating data acquisition, error message or the like. A wireless network according to the WLAN standard as part of such a network is particularly well within the scope of this invention, as this comparatively large data transmission bandwidths are provided for the transmission of extensive visualization data to a handheld terminal according to the invention.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Maschinensteuerung nach Anspruch 45 ermöglicht die vom Hauptprozessor und dessen Funktion unabhängige und sichere Überprüfung und Auswertung der empfangenen Sicherheitsinformationen sowie die fortwährende Überwachung des intakten Zustandes der ersten Funkübertragungsstrecke zum angekoppelten Handbediengerät. Die empfangenen Sicherheitsdaten werden entsprechend ausgewertet und in den Sicher- heitskreis der gesteuerten technischen Einrichtung eingekoppelt und wird damit beispielsweise unmittelbar die Antriebsenergie oder Antriebsfreigabe beeinflusst. Im Falle einer festgestellten Unterbrechung der ersten Funkübertragungsstrecke wird die steuerbare technische Einrichtung von der Sicherheitsempfangsschaltung über den Sicherheitskreis umgehend stillgesetzt. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Maschinensteuerung nach Anspruch 46 ermöglicht den raschen Zugriff beziehungsweise die Übermittlung der aktuellen Betätigungszustände der Sicherheitsschaltelemente sowie bestimmter Eingabemittel des mobilen Handbediengerätes an den Hauptprozessor für die unmittelbare Verarbeitung und Ansteuerung der technischen Ein- richtung.The advantageous embodiment of the machine control according to claim 45 enables independent and secure from the main processor and its function verification and evaluation of the received safety information and the continuous monitoring of the intact state of the first radio transmission link to the docked handheld terminal. The received safety data are evaluated accordingly and coupled into the safety circuit of the controlled technical device and thus, for example, the drive energy or drive enable is influenced directly. In case of a detected interruption of the first radio transmission link, the controllable technical device is stopped immediately by the safety receiving circuit via the safety circuit. The advantageous embodiment of the machine control according to claim 46 allows rapid access or transmission of the current operating states of the safety switching elements and certain input means of the mobile handheld terminal to the main processor for the immediate processing and control of the technical device.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines industriellen Fertigungssystems mit einer steuerbaren, technischen Einrichtung als einen möglichen Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen;1 shows a section of an industrial manufacturing system with a controllable, technical device as a possible application of the method and apparatus according to the invention;
Fig. 2 schematisch und beispielhaft die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen mobilen Handbediengerätes;2 schematically and by way of example the essential components of a mobile handheld terminal according to the invention;
Fig. 3 schematisch und beispielhaft die wesentlichen Komponenten einer erfindungsge- mäßen Maschinensteuerung.3 schematically and by way of example the essential components of a machine control according to the invention.
Einführend sei festgehalten, dass in den beschriebenen, unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei- che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen, unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.By way of introduction, it should be noted that in the described, different embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component designations, wherein the disclosures contained in the entire description can be applied mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals and component names. Furthermore, individual features or combinations of features from the illustrated and described, different embodiments may represent for themselves, inventive or inventive solutions.
In Fig. 1 ist beispielhaft ein industrielles Fertigungssystem 27 beziehungsweise ein Teilausschnitt oder eine Bearbeitungsstation eines solchen Fertigungssystems 27 als typische Einsatzumgebung der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen dargestellt. Das Fertigungssystem 27 umfasst eine programmgesteuerte technische Einrichtung 6 in der Art eines Roboters welcher zur Manipulation oder Bearbeitung eines Werkstücks 7 verwendet wird. Das Werkstück 7 befindet sich auf einem Transportmittel 8 mit welchem es in und aus der Bearbeitungsstation beziehungsweise in eine weitere, nicht mehr dargestellte Bearbeitungsstation transportiert werden kann. Der Arbeitsbereich des Roboters 6, die so genannte Bear- beitungszelle oder Roboterzelle 10, ist von einem Schutzzaun 9 oder einer vergleichbaren Einhausung umgeben, so dass die Roboterzelle 10 normalerweise nur durch eine Schutztüre 11 betreten werden kann. Der geschlossene Zustand der Schutztüre 11 wird mittels eines Türkontaktes 12 überwacht. Im normalen vollautomatischen und programmgeführten Betrieb der Bearbeitungsstation ist die Schutztüre 11 geschlossen und dürfen sich keine Personen inner- halb der Roboterzelle 10 aufhalten.FIG. 1 shows by way of example an industrial production system 27 or a partial section or a processing station of such a production system 27 as a typical environment of use of the methods and devices according to the invention. The manufacturing system 27 comprises a program-controlled technical device 6 in the manner of a Robot which is used for manipulating or machining a workpiece 7. The workpiece 7 is located on a transport means 8 with which it can be transported in and out of the processing station or in a further, no longer shown processing station. The working area of the robot 6, the so-called machining cell or robot cell 10, is surrounded by a protective fence 9 or a comparable enclosure, so that the robot cell 10 can normally only be entered through a protective door 11. The closed state of the protective door 11 is monitored by means of a door contact 12. In normal fully automatic and program-controlled operation of the processing station, the protective door 11 is closed and no persons are allowed to stand within the robot cell 10.
Der Roboter 6 wird von einer speicherprogrammierbaren Maschinensteuerung 3 gesteuert. Die Maschinensteuerung 3 befindet sich in der Darstellung etwas distanziert außerhalb der Roboterzelle 10, kann aber selbstverständlich ebenso innerhalb der Roboterzelle 10 bezie- hungsweise in unmittelbarer Nähe des Roboters 6 angeordnet sein. Die elektrischen Antriebe des Roboters 6 werden über Umrichter oder Servo-Controller 76 elektrisch versorgt, welche über eine entsprechende Kommunikationsverbindung 75 ihre Positionierkommandos von der Maschinensteuerung 3 erhalten. Auf die Darstellung einer elektrischen Netzanspeisung des Servo-Controllers 76 sowie die elektrische Energieversorgung verschiedener weiterer Kom- ponenten wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet, da diese dem Fachmann ohnedies hinlänglich bekannt sind. Verschiedene, nicht speziell dargestellte weitere Aktuatoren sowie Sensoren am Roboter 6 sind über eine Vielzahl von Steuerleitungen, dem so genannten Steuerkreis 22, direkt oder fallweise auch unter Zwischenschaltung von ebenfalls nicht dargestellten Signal- und Energiewandlern mit der Maschinensteuerung 3 verbunden.The robot 6 is controlled by a programmable logic controller 3. The machine control 3 is located somewhat distanced in the illustration outside the robot cell 10, but can of course also be arranged within the robot cell 10 or in the immediate vicinity of the robot 6. The electric drives of the robot 6 are electrically supplied via converters or servo-controllers 76, which receive their positioning commands from the machine controller 3 via a corresponding communication link 75. The illustration of an electrical power supply of the servo controller 76 as well as the electrical power supply of various other components has been omitted for reasons of clarity, since these are already well known to the person skilled in the art. Various, not specifically illustrated further actuators and sensors on the robot 6 are connected via a plurality of control lines, the so-called control circuit 22, directly or occasionally also with the interposition of signal and energy converters also not shown with the machine control 3.
Die Roboterzelle 10 weist darüber hinaus einen so genannten Sicherheitskreis 21 auf, der als eine sicherheitstechnisch speziell ausgebildete Mehrzahl von Signalleitungen oder fallweise auch als spezielle Busverbindung ausgestaltet sein kann. Zweck des Sicherheitskreises 21 ist die daten- oder signaltechnische Verbindung aller sicherheitstechnisch relevanten Einrichtun- gen, wie im dargestellten Fall von Not- Aus-Schaltern 24, des Türkontaktes 12 aber auch der Maschinensteuerung 3 und vor allem des Servo-Controllers 76. Wird durch irgend eine der am Sicherheitskreis 21 angekoppelten Einrichtungen ein unsicherer Betriebszustand, insbesondere eine Gefahrensituation signalisiert, beispielsweise bei Betätigung eines Not-Aus- Schalters 24 durch eine Person, werden umgehend und unabhängig von irgendwelchen Steuerkommandos und dem Zustand der Maschinensteuerung 3 alle potenziell gefährdenden Bewegungen und Maschinenoperationen abgebrochen, insbesondere durch Abschaltung der Antriebsenergie für die Antriebe des Roboters 6 sowie des Transportmittels 8. Die Bearbeitungs- zelle wird dadurch in einen sicheren Zustand übergefϊihrt.The robot cell 10 also has a so-called safety circuit 21, which may be designed as a safety-specific specially designed plurality of signal lines or occasionally as a special bus connection. The purpose of the safety circuit 21 is the data or signal-technical connection of all safety-related facilities, as in the illustrated case of emergency stop switches 24, the door contact 12 but also the machine control 3 and especially the servo controller 76. By any one of the devices coupled to the safety circuit 21 signals an unsafe operating state, in particular a dangerous situation, for example when an emergency stop is actuated. Switch 24 by a person are promptly and regardless of any control commands and the state of the machine control 3 all potentially dangerous movements and machine operations canceled, in particular by switching off the drive power for the drives of the robot 6 and the transport 8. The processing cell is characterized in a safe condition transferred.
Wie aus dieser Darstellung entnehmbar, ist der Begriff Sicherheit im Kontext dieser Schrift als Abwesenheit von Gefahr für Leib und Leben von Personen sowie mit gewissen Einschränkungen auch für Sachwerte zu verstehen. Davon klar zu unterscheiden ist hingegen die Zuver- lässigkeit einer technischen Einrichtung, die so zu verstehen ist, dass die technische Einrichtung die von ihr erwartete Funktion regelmäßig zufrieden stellend erfüllt.As can be seen from this presentation, the term security in the context of this document is to be understood as the absence of danger to the life and limb of persons and, with certain limitations, also to property. On the other hand, it must be clearly distinguished from the reliability of a technical facility that is to be understood as meaning that the technical facility regularly performs satisfactorily the function expected of it.
Neben dem vollautomatischen programmgesteuerten Betrieb der Roboterzelle 10, bei welchem die Personensicherheit durch den Schutzzaun 9 und die technische Überwachung der Schutztüre 11 sichergestellt ist, gibt es jedoch auch jene spezielle Betriebsphase, in denen der Roboter 6 von einer geschulten Bedienperson 1 entsprechend programmiert werden muss, wobei man vom so genannten Teachen spricht. In dieser Phase befindet sich die Bedienperson 1 innerhalb der Roboterzelle 10 und gibt über ein mobiles Handbediengerät 2 Steuerbefehle zur unmittelbaren Ausführung durch den Roboter 6 unter gleichzeitiger visueller Kontrolle des Roboters 3 beziehungsweise der Auswirkung der Steuerbefehle an die Maschinensteuerung 3 ab. Wesentlich für einen präzisen und effizienten Programmiervorgang und ist dabei die möglichst unmittelbare und verzögerungsfreie Reaktion des Roboters 6 auf die abgegebenen Steuerkommandos.In addition to the fully automatic program-controlled operation of the robot cell 10, in which the security of persons is ensured by the protective fence 9 and the technical monitoring of the protective door 11, however, there are those special operating phase in which the robot 6 must be programmed by a trained operator 1 accordingly, where one speaks of so-called teaching. In this phase, the operator 1 is within the robot cell 10 and via a mobile manual control unit 2 are control commands for immediate execution by the robot 6 with simultaneous visual control of the robot 3 and the effect of the control commands to the machine control 3 from. Essential for a precise and efficient programming process and is the most immediate and delay-free response of the robot 6 to the issued control commands.
Um der Bedienperson 1 während dem Programmiervorgang maximale Bewegungsfreiheit zu ermöglichen, ist diese mit einem drahtlos datengebundenen Handbediengerät 2 ausgestattet. Dieses weist neben der Abgabe der Steuerkommandos auch entsprechende Funktionen zur anspruchsvollen Visualisierung von Betriebszuständen und sonstiger Informationen betreffend den Roboter 6, die Maschinensteuerung 3, das bearbeitete Werkstück 7 oder das Hand- bediengerät 2 auf. Zusätzlich sind am Handbediengerät 2 auch Sicherheitsschaltelemente in der Art eines Not-Aus Schalters 25 und zumindest eines, bevorzugt zweier Zustimmtaster 26 vorgesehen, welche während dem Teachen signaltechnisch in den Sicherheitkreis 21 der Roboterzelle 10 eingebunden sind und mit welchen die Bedienperson 1 die Ausführung poten- ziell gefährdender Steuerbefehle und Abläufe bewusst freigeben und auch jederzeit technisch zuverlässig abbrechen kann.In order to allow the operator 1 during the programming process maximum freedom of movement, this is equipped with a wireless data-bound handheld device 2. In addition to the delivery of the control commands, this also has corresponding functions for the sophisticated visualization of operating states and other information concerning the robot 6, the machine control 3, the machined workpiece 7 or the manual control device 2. In addition, safety switching elements in the manner of an emergency stop switch 25 and at least one, preferably two enabling buttons 26 are provided on the handheld terminal 2, which are signal-technically integrated during the teaching in the safety circuit 21 of the robot cell 10 and with which the operator 1 the execution poten- deliberately release potentially dangerous control commands and processes and can also terminate them technically reliably at any time.
Zur datentechnischen Anbindung des mobilen Handbediengerätes 2 an die Maschinensteue- rung 3 sind eine erste Funkübertragungsstrecke 13 sowie eine dazu technisch eigenständig ausgebildete und nebenläufige Funkübertragungsstrecke 14 vorgesehen. Zum Aufbau dieser Funkübertragungsstrecken 13 und 14 weist das mobile Handbediengerät 2 eine korrespondierende erste und zweite Funkschnittstelle 15 und 16 auf. Als fest installierte Gegenstelle der ersten Funkübertragungsstrecke 13 ist die Funkgegenstelle 17 vorgesehen, welche über eine erste Datenübertragungsstrecke 71 unmittelbar an die Maschinensteuerung 3 angebunden ist. Die erste Funkübertragungsstrecke 13 ist vorteilhaft als Punkt-zu-Punkt Verbindung eingerichtet. Als fest installierte Gegenstelle für die zweite Funkübertragungsstrecke 14 sind Funkgegenstellen, insbesondere mehrere Access-Points 4 vorgesehen, welche ihrerseits an die drahtgebundene Netzwerkverbindung 5 gekoppelt sind und über die zweite Datenanbindungs- strecke 72 datentechnisch ebenfalls mit der Maschinensteuerung 3 gekoppelt sind.For data linkage of the mobile handheld terminal 2 to the machine control 3, a first radio transmission path 13 and a technically independent trained and concurrent radio transmission path 14 are provided. To set up these radio transmission links 13 and 14, the mobile handheld terminal 2 has a corresponding first and second radio interface 15 and 16. As permanently installed remote station of the first radio transmission path 13, the radio remote station 17 is provided, which is connected via a first data transmission link 71 directly to the machine control 3. The first radio transmission path 13 is advantageously set up as a point-to-point connection. As a permanently installed remote station for the second radio transmission path 14 radio remote stations, in particular a plurality of access points 4 are provided, which in turn are coupled to the wired network connection 5 and the second Datenanbindungs- track 72 are also coupled with the machine control data.
Die beiden Funkübertragungsstrecken 13 und 14 sowie die jeweils verketteten weiteren Übertragungsstrecken und Übertragungselemente sind technisch unabhängig ausgebildet und unabhängig verwendbar, so dass zwei eigenständige und bidirektionale Übertragungswege für den Datenaustausch zwischen dem mobilen Handbediengerät 2 und der Maschinensteuerung 3 zur Verfügung stehen.The two radio transmission links 13 and 14 and the respective further linked transmission links and transmission elements are technically independent and independently usable, so that two independent and bidirectional transmission paths for data exchange between the mobile handheld device 2 and the machine control 3 are available.
Während die erste Funkübertragungsstrecke 13 samt den verketteten Übertragungselementen 17 und Übertragungsstrecken 71 quasi exklusiv für die Kommunikation zur Verfügung steht, wird die zweite Funkübertragungsstrecke 14 sowie gegebenenfalls auch verkettete Übertragungseinrichtungen wie die Netzwerkverbindung 5 von mehreren weiteren aktiven Teilnehmern, wie beispielsweise dem funktechnisch eingebundenen Datengerät 79 oder dem drahtgebundenen Kommunikationsteilnehmer 18, mitgenutzt.While the first radio transmission path 13 together with the concatenated transmission elements 17 and transmission links 71 is almost exclusively available for communication, the second radio transmission path 14 and optionally also linked transmission devices such as the network connection 5 of several other active participants, such as the wirelessly connected data device 79 or the wired communication subscriber 18, shared.
Erfindungsgemäß werden nun zwischen dem Handbediengerät 2 und der Maschinensteuerung 3 alle zeitlich hochprioren beziehungsweise echtzeitkritischen Datentelegramme, insbesondere Informationen über Betätigungszustände der Eingabeelemente oder der Sicherheitsschaltelemente 25; 26 über die erste Funkübertragungsstrecke 13 und den damit verketteten Übertragungseinrichtungen 17; 71 übertragen, während die üblicherweise deutlich größere Menge von Datentelegrammen ohne besondere Echtzeitanforderungen, insbesondere Visualisierungsdaten und Multimediadaten, über die zweite Funkübertragungsstrecke 14 und den damit verketteten Übertragungseinrichtungen 5; 72 übertragen werden.According to the invention, all high-priority or real-time critical data telegrams, in particular information about actuation states of the input elements or of the safety switching elements 25, are now between the manual operating device 2 and the machine control 3. 26 on the first radio transmission path 13 and the chained so Transmission devices 17; 71 transmit, while the usually significantly larger amount of data telegrams without special real-time requirements, in particular visualization data and multimedia data, via the second radio transmission path 14 and the thus linked transmission facilities 5; 72 are transmitted.
Unter Verwendung geeigneter Software ist mit dem Handbediengerät 2 auch eine Kommunikation mit den weiteren Kommunikationsteilnehmern 18; 19; 79 des Netzwerkes 5 möglich, beispielsweise Sprachkommunikation via Internettelefonie oder eine Datenbankabfrage in einem zentralen Datenbankserver 18. Über entsprechende Koppeleinrichtungen, wie der Fire- wall 19, kann auch auf weitere verbundene Netzwerke wie beispielsweise auf das Internet 20 oder auf ein entsprechendes firmenweites Netzwerk zugegriffen werden.Using suitable software, the handheld terminal 2 is also a communication with the other communication participants 18; 19; 79 of the network 5 possible, for example, voice communication via Internet telephony or a database query in a central database server 18. Via corresponding coupling devices, such as the firewall 19, can also be accessed on other connected networks such as the Internet 20 or on a corresponding company-wide network ,
In Fig. 2 sind die wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen mobilen Handbediengerätes 2 schematisch dargestellt. Das Handbediengerät 2 weist mehrere unterschiedliche Ein- gabemittel in der Art eines Tastenfeldes 31 , eines Joysticks 32 und eines Handrades oder Potentiometers 33 für die Eingabe von Steuerkommandos zur unmittelbaren Ausführung durch eine gesteuerte technische Einrichtung sowie zur Eingabe von Daten oder zur Umschaltung von Betriebszuständen der datengekoppelten Maschinensteuerung 3 oder des Handbediengerätes 2 auf. Das mobile Handbediengerät 2 weist weiters ein hoch auflösendes, grafikfähiges Display 29 für die visuelle Ausgabe von allgemeinen Informationen und Betriebsdaten und dergleichen auf. Das Display 29 ist mit einem so genannten Touch-Screen 30 baulich kombiniert, so dass eine flexible grafikunterstützte Benutzerführung implementierbar ist.2, the essential components of a mobile handheld terminal 2 according to the invention are shown schematically. The hand-held operating device 2 has a plurality of different input means such as a keypad 31, a joystick 32 and a handwheel or potentiometer 33 for the input of control commands for immediate execution by a controlled technical device as well as for inputting data or switching operating states of the data-coupled Machine control 3 or the manual control unit 2 on. The mobile hand-held device 2 further has a high-resolution, graphics-capable display 29 for the visual output of general information and operating data and the like. The display 29 is structurally combined with a so-called touch screen 30, so that a flexible graphics-supported user guidance can be implemented.
Zusätzlich zu den Eingabemitteln sind spezielle Sicherheitsschaltelemente in der Art eines Not-Aus-Schalters 25 oder der beiden Zustimmtaster 26 ausgebildet, mit denen die Bedienperson 1 während der Programmierarbeit innerhalb einer Roboterzelle die jeweils gesteuerte technische Einrichtung 6 jederzeit technisch zuverlässig stillsetzen kann.In addition to the input means special safety switching elements in the manner of an emergency stop switch 25 or the two enabling buttons 26 are formed, with which the operator 1 during programming work within a robot cell, the respective controlled technical device 6 can shut down any time technically reliable.
Zusätzlich weist das mobile Handbediengerät 2 eine erste Sicherheitsauswerteschaltung 48 sowie eine zweite Sicherheitsauswerteschaltung 49 auf. Diese beiden Sicherheitsauswerte- schaltungen 48, 49 sind jeweils mit den Sicherheitsschaltelementen 25 und 26 signaltechnisch gekoppelt und erfassen jeweils eigenständig den Betätigungszustand diese Sicherheitsschaltelemente. Die Informationen über die jeweiligen Betätigungszustände werden von beiden S icherheitsaus werteschaltungen 48, 49 jeweils eigenständig in geeigneter Weise kodiert und mit Adress- und Prüfinformationen versehen. Die von der zweiten Sicherheitsauswerteschal- tung 49 erfassten und kodierten Informationen werden über die Kommunikationsverbindung 57 zur ersten Sicherheitsauswerteschaltung 48 übertragen und von dieser über die Kommuni- kationsverbindung 47 an die erste Funkschnittstelle 36 und weiter über die erste Funkübertragungsstrecke 13 an die zugeordnete Maschinensteuerung 3 (Fig. 1) übertragen. Die in der ersten Sicherheitsauswerteschaltung 48 erfassten und kodierten Betätigungszustände werden entweder gemeinsam oder als eigenständige Datentelegramme über die gleiche Kommunikationsverbindung zur Maschinensteuerung 3 übertragen. Die kodierten Informationen beider Sicherheitsauswerteschaltungen 48, 49 werden in der Maschinensteuerung 3 (Fig. 3) zu zwei korrespondierend zugeordneten Sicherheitsempfangsschaltungen 50; 51 (Fig. 3) übertragen und dort ausgewertet und entsprechend in den Sicherheitskreis 21 (Fig. 3) der gesteuerten technischen Einrichtung eingekoppelt.In addition, the mobile handheld terminal 2 has a first safety evaluation circuit 48 and a second safety evaluation circuit 49. These two safety evaluation circuits 48, 49 are in each case signal-coupled to the safety switching elements 25 and 26 and independently detect the actuation state of these safety switching elements. The information about the respective operating states will be from both Security evaluation circuits 48, 49 are each independently coded in a suitable manner and provided with address and checking information. The information captured and coded by the second safety evaluation circuit 49 is transmitted via the communication connection 57 to the first safety evaluation circuit 48 and from the latter via the communication connection 47 to the first radio interface 36 and further via the first radio transmission path 13 to the associated machine control 3 (FIG 1). The operating states detected and coded in the first safety evaluation circuit 48 are transmitted to the machine control 3 either jointly or as separate data telegrams via the same communication link. The coded information of both safety evaluation circuits 48, 49 in the machine control 3 (FIG. 3) becomes two correspondingly assigned safety reception circuits 50; 51 (FIG. 3) and evaluated there and correspondingly coupled into the safety circuit 21 (FIG. 3) of the controlled technical device.
Die erste und zweite Sicherheitsauswerteschaltung 48 und 49 sind diversitär mit unterschiedlichen Technologien oder Bauelementen ausgebildet, so dass im Falle eines einzelnen Fehlers in einer der beiden Sicherheitsauswerteschaltungen 48 oder 49 sichergestellt ist, dass der selbe Fehler nicht gleichzeitig auch in der anderen Sicherheitsauswerteschaltung 48, 49 auftritt und damit zumindest eine der beiden Schaltungen voll funktioniert. Beim vorliegenden Handbe- diengerät 2 ist etwa die erste Sicherheitsauswerteschaltung 48 als programmierter Microcontroller ausgeführt und die zweite Sicherheitsauswerteschaltung 49 als fest programmierter Logikbaustein.The first and second safety evaluation circuits 48 and 49 are designed diversely with different technologies or components, so that in the case of a single fault in one of the two safety evaluation circuits 48 or 49 it is ensured that the same fault does not occur simultaneously in the other safety evaluation circuit 48, 49 and that at least one of the two circuits fully works. In the case of the present handheld device 2, approximately the first safety evaluation circuit 48 is designed as a programmed microcontroller and the second safety evaluation circuit 49 is designed as a permanently programmed logic module.
Weiters sind die Eingabeelemente 31, 32 und 33 im vorliegenden Fall ebenfalls unmittelbar über entsprechende Signalleitungen 44 mit der Sicherheitsauswerteschaltung 48 verbunden, welche auch die Betätigungszustände dieser Eingabeelemente erfasst, kodiert und unmittelbar und ohne Beteiligung des Hauptprozessors 34 über die erste Funkschnittstelle 13 an die Maschinensteuerung 3 (Fig. 3) überträgt. Dadurch erfolgt die Übertragung mit besonders kurzer Verzögerungszeit so dass präzise Programmier- und Einstellarbeiten an der gesteuerten tech- nischen Einrichtung ermöglicht sind.Furthermore, in the present case, the input elements 31, 32 and 33 are likewise connected directly to the safety evaluation circuit 48 via corresponding signal lines 44, which also detects, codes and directly and without involvement of the main processor 34 via the first radio interface 13 to the machine control 3, the actuating states of these input elements (Fig. 3) transmits. As a result, transmission takes place with a particularly short delay time so that precise programming and adjustment work on the controlled technical device is possible.
Das mobile Handbediengerät 2 weist darüber hinaus eine vergleichsweise leistungsfähige Recheneinheit 34 und einen Arbeitsspeicher 35 auf, in denen ein Betriebssystem sowie eine applikationsspezifische Software und bei Bedarf weitere Dienstprogramme wie beispielsweise ein Internetbrowser oder eine Software zur Internettelefonie gespeichert und zur Ausführung gebracht werden. Die Recheneinheit 34 ist über die Funkmodulanbindung 46 mit der zweiten Funkschnittstelle 37 gekoppelt, so dass die Recheneinheit 34 direkt über die zweite Funküber- tragungsstrecke 14 kommunizieren kann.The mobile handheld terminal 2 also has a comparatively powerful computing unit 34 and a main memory 35, in which an operating system and a Application-specific software and, if necessary, other utilities such as an Internet browser or software for Internet telephony are stored and executed. The arithmetic unit 34 is coupled to the second radio interface 37 via the radio module connection 46, so that the arithmetic unit 34 can communicate directly via the second radio transmission path 14.
Zwischen der Recheneinheit 34 und der ersten Sicherheitsauswerteschaltung 48 ist eine Kommunikationsverbindung 56 vorgesehen, über welche die Recheneinheit 34 insbesondere auf die von der Sicherheitsauswerteschaltung 48 erfassten Betätigungszustände der Eingabemittel 31, 32 und 33 sowie der Sicherheitsschaltelemente 25 und 26 zugreifen kann, so dass diese Informationen auch in der Applikationssoftware entsprechend verarbeitet werden können.Between the arithmetic unit 34 and the first safety evaluation circuit 48, a communication connection 56 is provided, via which the arithmetic unit 34 can access, in particular, the operating states of the input means 31, 32 and 33 and the safety switching elements 25 and 26 detected by the safety evaluation circuit 48, so that this information also can be processed accordingly in the application software.
Die beiden verwendeten Funkschnittstellen 36 und 37 sind als integrierte, intelligente Module ausgebildet, welche neben den Bausteinen für die Funktechnik auch einen eigenständigen Prozessor sowie Speichermittel aufweisen, in welchen die teilweise sehr komplexen Protokolle des jeweiligen Funkstandards durch entsprechende Softwaremittel implementiert sind. Die Module können darüber hinaus auch eine integrierte Antenne aufweisen.The two radio interfaces 36 and 37 used are designed as integrated, intelligent modules which, in addition to the components for radio technology, also have an independent processor and memory means in which the sometimes very complex protocols of the respective radio standard are implemented by appropriate software means. The modules can also have an integrated antenna.
Die beiden verwendeten Funkschnittstellen 36 und 37 sind darüber hinaus als austauschbare Module 38 ausgeführt, so dass diese durch andere, im Wesentlichen baugleiche Module mit gegebenenfalls anderen technischen Spezifikationen oder Funkstandards ersetzt werden können. Dadurch ist eine einfache Anpassung des mobilen Handbediengerätes 2 beispielsweise für die Verwendung eines alternativen Funkstandards ermöglicht und können besondere Anforderungen oder am Einsatzort bereits bestehende Kommunikationseinrichtungen oder Vor- zugslösungen eines Betreibers flexibel berücksichtigt werden.The two radio interfaces used 36 and 37 are also designed as replaceable modules 38, so that they can be replaced by other, substantially identical modules with possibly other technical specifications or wireless standards. This allows a simple adaptation of the mobile handheld terminal 2, for example, for the use of an alternative radio standard and special requirements or already existing communication facilities or preferential solutions of an operator can be flexibly taken into account.
Zwischen den beiden Funkschnittstellen 36 und 37 ist weiters eine Synchronisationsverbindung 77 vorgesehen, über welche die intelligenten Funkmodule 38 automatisch Informationen zur Verwendung für eine optimale Abschwächung der gegenseitigen Beeinträchtigung austau- sehen.Between the two radio interfaces 36 and 37 there is further provided a synchronization connection 77, via which the intelligent radio modules 38 automatically exchange information for use for optimum attenuation of the mutual impairment.
Weiters weist das mobile Handbediengerät 2 eine Erweiterungsschnittstelle 40 auf, an welche beispielsweise mobile Speichermedien für den Import oder Export von Daten oder Programm- teilen oder dergleichen angeschlossen werden können. Auch funktionale Erweiterungen, welche nur zeitweise benötigt werden, können so an das Handbediengerät 2 angekoppelt werden. Die Erweiterungsschnittstelle 40 ist beispielsweise als USB-Standardschnittstelle ausgebildet. Andere gängige Schnittstellenstandards, wie etwa bei Notebooks üblich und bekannt, sind ebenso geeignet.Furthermore, the mobile handheld terminal 2 has an expansion interface 40 to which, for example, mobile storage media for the import or export of data or program Share or the like can be connected. Even functional extensions, which are only required at times, can be coupled to the handheld terminal 2. The expansion interface 40 is designed for example as a standard USB interface. Other common interface standards, such as common and known in notebooks, are also suitable.
Zur Versorgung der Komponenten des mobilen Handbediengerätes 2 ist ein entsprechender Energiespeicher in der Art eines Akkus 39 vorgesehen. Obwohl in der Darstellung nicht angedeutet, kann der Akku 39 beispielsweise auch auswechselbar ausgebildet sein, so dass ein erschöpfter Akku einfach und ohne wesentlichen Zeitverlust ersetzt und die Arbeit mit dem Handbediengerät 2 unverzüglich fortgesetzt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann auch ein ebenfalls.nicht dargestellter elektrischer Anschluss oder eine elektromagnetische Koppeleinrichtung zur Übertragung der Energie zum Wiederaufladen des Akkus 39 vorgesehen sein.To supply the components of the mobile handheld terminal 2, a corresponding energy storage in the manner of a battery 39 is provided. Although not indicated in the illustration, the battery 39 may be formed, for example, interchangeable, so that an exhausted battery easily and without significant loss of time replaced and work with the handheld terminal 2 can be continued immediately. Alternatively or additionally, a likewise not shown electrical connection or an electromagnetic coupling device for transmitting the energy for recharging the battery 39 may be provided.
Fig. 3 zeigt schematisch die wesentlichen Komponenten und Verknüpfungen einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschinensteuerung 3. Die Maschinensteuerung 3 weist eine Recheneinheit 53 sowie einen Hauptspeicher 52 für die Ausführung eines Betriebssystems und/oder einer entsprechenden Applikationssoftware für die Ansteuerung ei- ner gesteuerten technischen Einrichtung 6 auf. Die signaltechnische Ankopplung der Maschinensteuerung 3 an die gesteuerte technische Einrichtung 6 (Fig. 1) beziehungsweise an deren Sensoren und Aktoren erfolgt zu einem Teil über eine Anzahl von digitalen und/oder analogen Signaleingängen 63 und Signalausgängen 64, zusammengefasst als Steuerkreis 22 bezeichnet. Darüber hinaus weist die Maschinensteuerung 3 auch ein serielles Businterface 78 bei- spielsweise für die datentechnische Ankopplung an einen Servocontroller für die Ansteuerung der Antriebe der gesteuerten technischen Einrichtung 6 (Fig. 1) auf.3 schematically shows the essential components and links of a preferred embodiment of a machine control 3 according to the invention. The machine control 3 has a computing unit 53 and a main memory 52 for the execution of an operating system and / or a corresponding application software for the control of a controlled technical device 6 on. The signal-technical coupling of the machine control 3 to the controlled technical device 6 (FIG. 1) or to its sensors and actuators takes place in part via a number of digital and / or analog signal inputs 63 and signal outputs 64, collectively referred to as the control circuit 22. In addition, the machine controller 3 also has a serial bus interface 78, for example for the data-related coupling to a servo controller for controlling the drives of the controlled technical device 6 (FIG. 1).
Die Maschinensteuerung 3 weist auch eine erste Sicherheitsempfangsschaltung 50 sowie eine zweite Sicherheitsempfangsschaltung 51 auf, welche die über die erste Datenschnittstelle 69 eintreffenden, zeitlich hochprioren Datentelegramme mit den Informationen über die Betäti- gungszustände der Sicherheitsschaltelemente 25, 26 an einem angekoppelten mobilen Handbediengerät 2 (Fig. 2) auswerten, ihre Gültigkeit überprüfen und über eine entsprechende Not- Aus-Kreis-Schnittstelle und eine Zustimmtaster-Schnittstelle in den Sicherheitskreis 21 der gesteuerten technischen Einrichtung 6 (Fig. 1) einkoppeln. Eine weitere wesentliche Funktion dieser Sicherheitsempfangsschaltungen 50, 51 ist die ständige Überwachung einer intakten Kommunikationsverbindung zu dem zugeordneten Handbediengerät 2 und damit zu dessen Sicherheitsschaltelementen 25, 26. Bleiben die fortwährend übertragenen Datentelegramme mit den aktuellen Informationen über die Betätigungszustände der Sicherheitsschaltelemente 25, 26 über einen bestimmten Zeitraum aus oder werden keine gültigen Datentelegramme empfangen, führen die Sicherheitsempfangsschaltungen 50 und 51 jeweils unabhängig und eigenständig die gesteuerte technische Einrichtung 6 (Fig. 1) in einen sicheren Betriebszustand über.The machine control system 3 also has a first safety receiving circuit 50 and a second safety receiving circuit 51 which receives the high-temporal data telegrams arriving via the first data interface 69 with the information about the actuation states of the safety switching elements 25, 26 on a coupled mobile handheld terminal 2 (FIG. 2) evaluate their validity and via a corresponding emergency stop circuit interface and an enabling switch interface in the safety circuit 21 of controlled technical device 6 (Fig. 1) einkoppeln. Another essential function of these safety receiving circuits 50, 51 is the constant monitoring of an intact communication connection to the associated manual control unit 2 and thus to its safety switching elements 25, 26. The continuously transmitted data telegrams with the current information on the operating states of the safety switching elements 25, 26 over a certain Period from or no valid data telegrams are received, the safety receiving circuits 50 and 51 respectively independently and independently the controlled technical device 6 (Fig. 1) in a safe operating state over.
Die erste und zweite Sicherheitsempfangsschaltung 50, 51 sind über die Kommunikationsverbindung 73 gekoppelt, über welche die Datentelegramme, welche für die zweite Sicherheitsempfangsschaltung 51 bestimmt sind von der ersten Datenschnittstelle 69 über die erste Sicherheitsempfangsschaltung 50 übertragen werden.The first and second security receiving circuits 50, 51 are coupled via the communication link 73, via which the data telegrams intended for the second security receiving circuit 51 are transmitted from the first data interface 69 via the first security receiving circuit 50.
Die zentrale Recheneinheit 53 der Maschinensteuerung 3 ist über die Kommunikationsverbindung 61 mit einer zweiten Datenschnittstelle 70 gekoppelt, über welche die Klasse der allgemeinen Daten ohne besondere zeitliche Priorität, insbesondere die Visualisierungsdaten, übertragen wird.The central processing unit 53 of the machine controller 3 is coupled via the communication link 61 to a second data interface 70, via which the class of the general data without special temporal priority, in particular the visualization data, is transmitted.
Zwischen der zentralen Recheneinheit 53 und der ersten Sicherheitsempfangsschaltung 50 besteht ebenfalls eine Kommunikationsverbindung 60. Über diese Verbindung kann die Recheneinheit 53 beispielsweise den aktuellen Betätigungszustand der Sicherheitsschaltelemente 25, 26 des zugeordneten Handbediengerätes 2 (Fig. 2) ermitteln. Weiters kann die zentrale Re- cheneinheit 53 über diese Kommunikationsverbindung 60 auch die aktuellen Betätigungszustände der weiteren Eingabemittel 31, 32, 33 des zugeordneten mobilen Handbediengerätes 2 (Fig. 2) ermitteln.A communication connection 60 likewise exists between the central processing unit 53 and the first safety receiving circuit 50. The computing unit 53 can use this connection to determine, for example, the current operating state of the safety switching elements 25, 26 of the associated handheld terminal 2 (FIG. 2). Furthermore, the central computing unit 53 can also determine the current actuation states of the further input means 31, 32, 33 of the associated mobile handheld terminal 2 (FIG. 2) via this communication connection 60.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis der verschiedenen Systemkomponenten diese stark vereinfacht und schematisiert dargestellt wurden. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.For the sake of organization, it should finally be pointed out that in order to better understand the various system components, these have been simplified and schematized. The problem underlying the independent inventive solutions can be taken from the description.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 ; 2; 3 gezeigten Ausfuhrungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. Above all, the individual in Figs. 1; 2; 3 embodiments form the subject of independent solutions according to the invention. The relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.
B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n gS u b e c u s e c tio n a tio n s
1 Benutzer, Bedienperson 35 Hauptspeicher1 user, operator 35 main memory
2 mobiles Handbediengerät 36 erste Funkschnittstelle2 mobile handheld terminal 36 first radio interface
3 Maschinensteuerung 37 zweite Funkschnittstelle3 machine control 37 second radio interface
4 Access-Point, Funkgegenstelle 38 austauschbares Funkmodul4 access point, radio remote 38 interchangeable radio module
5 Netzwerk 39 Akku, Spannungsversorgung5 Network 39 Battery, power supply
6 Maschine, Roboter, Manipulator 40 Schnittstelle für optionales Erwei¬6 machine, robot, manipulator 40 interface for optional Erwei¬
7 Werkstück terungsmodul, Speichermodul oder7 workpiece module, memory module or
8 Transportmittel Datenschnittstelle8 means of transport data interface
9 Schutzzaun9 protective fence
10 Roboterzelle, Bearbeitungszelle 41 optionale Datenverbindung10 robot cell, processing cell 41 optional data connection
42 Datenleitung, Busverbindung42 data line, bus connection
11 Schutztür 43 Datenleitung, Busverbindung11 Protective door 43 Data line, bus connection
12 Türkontakt 44 Signalleitungen12 door contact 44 signal lines
13 erste Funkstrecke 45 Signalleitungen13 first radio link 45 signal lines
14 zweite Funkstrecke14 second radio link
15 Funkmodul 46 Funkmodulanbindung15 Radio module 46 Radio module connection
47 Funkmodulanbindung47 radio module connection
16 Funkmodul 48 Sicherheitsauswerteschaltung16 Radio module 48 Safety evaluation circuit
17 Funkgegenstelle 49 Sicherheitsauswerteschaltung17 Radio remote 49 Safety evaluation circuit
18 Server, allgemeiner Netzwerk- 50 Sicherheitsempfangsschaltung18 servers, general network 50 security receiving circuit
Kommunikationsteilnehmercommunication stations
19 Firewall 51 Sicherheitsempfangsschaltung19 Firewall 51 Security receiving circuit
20 Internet 52 Hauptspeicher20 Internet 52 main memory
53 Hauptprozessor, CPU53 main processor, CPU
21 Sicherheitskreis 54 Ein- Ausgabeport21 Safety Circuit 54 Input Output Port
22 Steuerkreis 55 Maschinensteuerung22 control circuit 55 machine control
23 Transportrichtung23 transport direction
24 Not-Aus Schalter, Sicherheitsschalt56 Kommunikationsverbindung element 57 Kommunikationsverbindung24 Emergency stop switch, safety switch 56 Communication connection element 57 Communication connection
25 Not-Aus-Schalter, Sicherheitsschalt58 Datenleitung, Busverbindung element 59 Datenleitung, Busverbindung25 Emergency stop switch, safety switch58 Data line, bus connection element 59 Data line, bus connection
60 Kommunikationsverbindung60 communication connection
26 Zustimmtaster, Sicherheitsschaltelement 61 Kommunikationsverbindung26 enabling button, safety switching element 61 Communication connection
27 industrielles Fertigungssystem, steu62 Kommunikationsverbindung erbare technische Einrichtung, Anlage 63 Signaleingänge27 industrial manufacturing system, steu62 Communication link for technical equipment, Annex 63 Signal inputs
28 Modultrennlinie 64 Signalausgänge28 Module separation line 64 signal outputs
29 Ausgabemittel, Display 65 Not-Aus Kreis Schnittstelle29 Output device, display 65 Emergency stop circuit interface
30 Eingabemittel, Touchscreen30 input devices, touch screen
66 Zustimmkreis Schnittstelle66 approval circuit interface
31 Eingabemittel, Tastenfeld, Taster 67 Not-Aus Kreis31 Input device, keypad, button 67 Emergency stop circuit
32 Eingabemittel, Joystick 68 Zustimmkreis32 input means, joystick 68 acknowledgment circuit
33 Eingabemittel, Handrad, Potentiometer 69 erste Datenschnittstelle33 Input means, handwheel, potentiometer 69 first data interface
34 Hauptprozessor, CPU 70 zweite Datenschnittstelle 71 erste Datenübertragungsstrecke34 main processor, CPU 70 second data interface 71 first data transmission path
72 zweite Datenübertragungsstrecke72 second data transmission path
73 Kommunikationsverbindung73 Communication connection
74 Signalleitungen 75 Servo-Steuerverbindung74 signal lines 75 servo control connection
76 Servo-Controller76 servo controller
77 Synchronisationsverbindung77 Synchronization connection
78 Servo-Schnittstelle 79 Datengerät mit Funkanbindung 78 Servo interface 79 Data device with radio connection

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Betreiben einer datentechnischen Kommunikationsverbindung zwischen einem drahtlos datengekoppelten mobilen Handbediengerät (2) und einer Maschinen- Steuerung (3) unter Verwendung von zumindest einer bidirektionalen ersten Funkübertragungsstrecke (13) und einer dazu technisch getrennt ausgeführten und zumindest weitgehend nebenläufigen bidirektionalen zweiten Funkübertragungsstrecke (14), wobei die Maschinensteuerung (3) für die Steuerung einer technischen Einrichtung (6), insbesondere einer Werkzeugmaschine, eines Gerätes, einer Anlage, eines Roboters oder eines technischen Prozesses ausgebildet und vorgesehen ist und wobei das mobile Handbediengerät (3) mit Eingabemitteln (31; 32; 33) für die Abgabe von Steuerkommandos zur zeitlich unmittelbaren Ausführung durch die gesteuerte technische Einrichtung (6) sowie mit Eingabemitteln (30) zur Beeinflussung der Betriebsweise des Handbediengerätes, der Steuerung und/oder der gesteuerten technischen Einrichtung (6), sowie mit wenigstens einem Sicherheitsschaltelement (25; 26) zum technisch zuverlässigen Beenden potenziell gefahrbringender Prozesse und Betriebszustände der gesteuerten technischen Einrichtung (6) ausgestattet ist, wobei das mobile Handbediengerät (2) weiters mit Ausgabemitteln (29) für die Ausgabe von Informationen, insbesondere für die Visualisierung von Informationen über den Betriebszu- stand der Maschinensteuerung (3) und/oder den Betriebszustand der gesteuerten technischen Einrichtung (6) und/oder des Handbediengerätes (2) ausgestattet ist, wobei die erste und zweite Funkübertragungsstrecke (13; 14) zu technisch standardisierten und offengelegten Funkstandards zumindest weitgehend kompatibel ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der übermittelten Daten, Kommando- und Sicherheitsinformationen in eine erste Datenklasse mit hoher zeitlicher Priorität und eine zweite Datenklasse mit niedriger zeitlicher Priorität eingeteilt sind und die Daten aus der ersten Datenklasse über die erste Funkübertragungsstrecke (13) und die Daten aus der zweiten Datenklasse über die zweite Funkübertragungsstrecke (14) übertragen werden.1. A method for operating a data communication link between a wireless data-coupled mobile handheld terminal (2) and a machine controller (3) using at least one bidirectional first radio transmission path (13) and a technically separated running and at least largely concurrent bidirectional second radio transmission path ( 14), wherein the machine control system (3) is designed and provided for controlling a technical device (6), in particular a machine tool, a device, a system, a robot or a technical process, and wherein the mobile hand-held operating device (3) is provided with input means ( 31, 32, 33) for the delivery of control commands for immediate execution by the controlled technical device (6) and with input means (30) for influencing the operation of the handheld terminal, the controller and / or the controlled technical device (6), as well as with at least one safety switching element (25; 26) is equipped for the technically reliable termination of potentially dangerous processes and operating states of the controlled technical device (6), wherein the mobile handheld terminal (2) is further provided with output means (29) for the output of information, in particular for the visualization of information about the operating supply. is the machine control (3) and / or the operating state of the controlled technical device (6) and / or the handheld terminal (2) is equipped, wherein the first and second radio transmission path (13; 14) formed to technically standardized and disclosed radio standards at least largely compatible are characterized in that the entirety of the transmitted data, command and security information is divided into a first data class with a high temporal priority and a second data class with a low temporal priority and the data from the first data class via the first radio transmission trecke (13) and the data from the second data class on the second radio transmission path (14) are transmitted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Datenklasse Informationen über den Betätigungszustand der Bedienelemente (31; 32; 33) für die Abgabe von Steuerkommandos zugeordnet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the first data class information about the operating state of the operating elements (31; 32; 33) are assigned for the delivery of control commands.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Datenklasse Informationen über den Betätigungszustand der Sicherheitsschaltelemente (25; 26) zugeordnet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the first data class information about the operating state of the safety switching elements (25; 26) are assigned.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Datenklasse Informationen für die Ausgabe durch ein Ausgabemittel (29) des Handbediengerätes (2) zugeordnet werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second data class information for output by an output means (29) of the handheld terminal (2) are assigned.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zwei- ten Datenklasse Multimedia-Daten für die Ausgabe durch ein Ausgabemittel (29) des Handbediengerätes (2) zugeordnet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the second data class multimedia data for output by an output means (29) of the handheld terminal (2) are assigned.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für eine der ersten oder zweiten Funkübertragungsstrecke (13; 14) die Betriebsparameter auto- matisch im Betrieb derart eingestellt werden, dass eine gegenseitige Beeinträchtigung der beiden Funkübertragungsstrecken (13; 14) verringert ist.6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for at least one of the first or second radio transmission links (13; 14) the operating parameters are automatically adjusted during operation such that a mutual impairment of the two radio transmission links (13; 14 ) is reduced.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für eine der ersten oder zweiten Funkübertragungsstrecke (13; 14) die Betriebsparameter auto- matisch im Betrieb derart eingestellt werden, dass eine Beeinträchtigung der ersten Funkübertragungsstrecke (13) durch die zweite Funkübertragungsstrecke (14) möglichst gering ist.7. The method according to claim 1, wherein at least one of the first or second radio transmission path (13; 14) automatically sets the operating parameters during operation such that impairment of the first radio transmission path (13) by the second radio transmission path (14) is as low as possible.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbau der Verbindungen über die beiden Funkübertragungsstrecken (13; 14) diese zeitlich nach- einander aufgebaut werden und dass für den zeitlich späteren Verbindungsaufbau benötigte Adressen, Zuordnungsinformationen oder Betriebsparameter über die eine bereits zuvor bestehende Verbindung übertragen werden.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that during the establishment of the connections over the two radio transmission links (13; 14) these are constructed in temporal succession and that needed for the later connection establishment of addresses, assignment information or operating parameters on the an already existing connection will be transferred.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der ersten Datenklasse fortlaufend aktualisiert und wiederholt übertragen werden und im Falle eines auf der Empfangsseite fehlerhaft empfangenen Datentelegrammes keine Neuübertragung des Datentelegrammes erfolgt. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the data of the first data class is continuously updated and repeatedly transmitted and in the case of an erroneously received on the receiving side data telegram no retransmission of the data message.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die über die erste Funkübertragungsstrecke (13) übertragenen Datentelegramme mit Zeit- und Sequenzinformationen versehen werden, durch welche beim Empfang eines solchen Datentelegram- mes die zeitliche Aktualität und Gültigkeit der Nutzdaten und/oder die Übertragungsdauer der ersten Funkübertragungsstrecke (13) festgestellt werden kann.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that over the first radio transmission path (13) transmitted data telegrams are provided with time and sequence information, by which the temporal validity and validity of the user data and the reception of such a data telegram / or the transmission duration of the first radio transmission path (13) can be detected.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im mobilen Handbediengerät (2) und/oder in der Maschinensteuerung (3) Informationen betreffend die Übertragungsqualität und/oder die Auslastung der ersten und/oder zweiten Funkübertra- gungsstrecke (13; 14), insbesondere betreffend die Übertragungszeit, die Fehlerrate, die Signalstärke und/oder das Vorhandensein etwaiger protokoll- oder standardkompatibler weiterer Funkteilnehmer (79), ermittelt und am Handbediengerät (2) darstellbar sind.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that in the mobile handheld terminal (2) and / or in the machine control (3) information concerning the transmission quality and / or the utilization of the first and / or second radio transmission link (13 14), in particular regarding the transmission time, the error rate, the signal strength and / or the presence of any protocol or standard compatible further radio subscriber (79), determined and displayed on the handheld terminal (2).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mo- bile Handbediengerät (2) in einem alternativen Betriebsmode betrieben werden kann, in welchem Daten im wesentlichen nur über die zweite Funkübertragungsstrecke (14) übertragen werden und in welchem der Bedienperson (1) im wesentlichen nur Visualisierungsfunktionen und allgemeine Informations- und Datenerfassungsfunktionen zur Verfügung stehen, jedoch keine Funktionen zur unmittelbaren Beeinflussung des Betriebszustandes der gesteuerten technischen Einrichtung (6).12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the mobile handheld terminal (2) can be operated in an alternative operating mode in which data is transmitted substantially only over the second radio transmission path (14) and in which Operator (1) are essentially only visualization functions and general information and data acquisition functions available, but no functions for directly influencing the operating state of the controlled technical device (6).
13. System bestehend aus einer Maschinensteuerung (3) für die programmgeführte Steuerung einer technischen Einrichtung (6), insbesondere einer Werkzeugmaschine, eines Gerätes, eines Roboters, einer Anlage oder eines technischen Prozesses und einem funktional zugeord- neten mobilen Handbediengerät (2) mit Eingabemitteln, insbesondere in der Art eines Tastenfeldes (31), eines Joysticks (32), eines Handrades oder Potentiometers (33), zur Abgabe von Steuerkommandos für die zeitlich unmittelbare Ausführung durch die gesteuerte technische Einrichtung (6), weiters mit zumindest einem Sicherheitsschaltelement, insbesondere in der Art eines Zustimm- tasters (26) oder eines Not-aus Schalters (25) für das technisch zuverlässige Abbrechen eines potenziell gefährlichen Betriebszustandes, sowie mit Ausgabemitteln, insbesondere einem grafikfähigen Display (29) zur Darstellung von Betriebszuständen, Betriebsdaten und sonstigen Informationen betreffend die gesteuerte technische Einrichtung (6), die Maschinensteue- rung (3) und/oder das mobile Handbediengerät (2), wobei die Maschinensteuerung (6) und das Handbediengerät (2) datentechnisch drahtlos über Funk gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die datentechnische Kopplung während dem Bedienvorgang der gesteuerten technischen Ein- richtung (6) über eine erste Funkübertragungsstrecke (13) sowie eine weitere, technisch getrennt ausgebildete und zumindest weitgehend nebenläufige zweite Funkübertragungsstrecke (14) erfolgt und die erste und zweite Funkübertragungsstrecke (13; 14) zu technisch standardisierten und offengelegten Funkstandards zumindest weitgehend kompatibel ausgebildet sind, und die insgesamt zu übertragenden Daten eine erste Datenklasse mit höherer zeitlicher Priorität und eine zweite Datenklasse mit niedrigerer zeitlicher Priorität umfassen und die Daten der ersten Datenklasse über die erste Funkübertragungsstrecke (13) und die Daten der zweiten Datenklasse über die zweite Funkübertragungsstrecke (14) übertragen werden.13. System comprising a machine control (3) for the program-controlled control of a technical device (6), in particular a machine tool, a device, a robot, a system or a technical process and a functionally assigned mobile handheld terminal (2) with input means , in particular in the nature of a keypad (31), a joystick (32), a handwheel or potentiometer (33), for issuing control commands for immediate execution by the controlled technical device (6), further comprising at least one safety switching element, in particular in the manner of a consent key (26) or an emergency stop switch (25) for the technically reliable termination of a potentially dangerous operating state, and with output means, in particular a graphics-capable display (29) for displaying operating states, operating data and other information the controlled technical equipment ( 6), the machine tion (3) and / or the mobile handheld terminal (2), wherein the machine control unit (6) and the handheld terminal (2) are data-technically wirelessly coupled by radio, characterized in that the data link during the operation of the controlled technical device ( 6) via a first radio transmission path (13) and a further, technically separated trained and at least largely concurrent second radio transmission path (14) and the first and second radio transmission path (13; 14) are formed at least largely compatible to technically standardized and disclosed radio standards, and the total data to be transmitted comprise a first data class with a higher temporal priority and a second data class with a lower temporal priority and transmit the data of the first data class via the first radio transmission path (13) and the data of the second data class over the second radio transmission path (14) be gene.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der ersten Datenklasse Informationen über den Betätigungszustand der Sicherheitsschaltelemente (25; 26) umfassen.14. System according to claim 13, characterized in that the data of the first data class information about the operating state of the safety switching elements (25; 26) include.
15. System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der ersten Datenklasse Steuerinformationen, insbesondere der Betätigungszustände der Eingabemittel15. System according to claim 13 or 14, characterized in that the data of the first data class control information, in particular the operating states of the input means
(31; 32; 33), zur unmittelbaren Ausführung durch die gesteuerte technische Einrichtung (6) umfassen.(31; 32; 33) for direct execution by the controlled technical device (6).
16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der zweiten Datenklasse Visualisierungsdaten mit Informationen über den Betriebszustand der gesteuerten technischen Einrichtung (6) umfassen.16. System according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the data of the second data class include visualization data with information about the operating state of the controlled technical device (6).
17. System nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der zweiten Datenklasse Multimediadaten für die Ausgabe über die Ausgabemittel (29) des mobilen Handbediengerätes (2) umfassen.17. System according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the data of the second data class include multimedia data for output via the output means (29) of the mobile handheld terminal (2).
18. System nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass vom Handbediengerät (2) aus über die zweite Funkübertragungsstrecke (14) sowie über gegebe- nenfalls weitere zwischengeschaltete Übertragungseinrichtungen (5; 19) Zugriffe auf allgemeine oder öffentliche Datenbanken oder Netzwerke, insbesondere auf das Internet (20) ermöglicht sind.18. System according to any one of claims 13 to 17, characterized in that from the handheld terminal (2) via the second radio transmission path (14) as well as over if appropriate, further intermediary transmission devices (5; 19) allowing access to general or public databases or networks, in particular to the Internet (20).
19. System nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Funkstrecke (13; 14) jeweils mit unterschiedliche Funktechnologien, Funkstandards oder Übertragungsprotokollen betrieben werden.19. The system according to any one of claims 13 to 18, characterized in that the first and second radio link (13; 14) are each operated with different radio technologies, radio standards or transmission protocols.
20. System nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funkübertragungsstrecke (13) als Teil einer direkten Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen dem Handbediengerät (2) und der Maschinensteuerung (3) ausgebildet ist und keine weiteren Datenquellen oder Datensenken an diese Funkübertragungsstrecke (13) angekoppelt sind.20. System according to any one of claims 13 to 19, characterized in that the first radio transmission path (13) is formed as part of a direct point-to-point connection between the handheld terminal (2) and the machine control (3) and no further data sources or Data sinks are coupled to this radio transmission path (13).
21. System nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funkübertragungsstrecke (13) zum BlueTooth-Standard oder WLAN-Standard kompatibel ist.21. System according to any one of claims 13 to 20, characterized in that the first radio transmission path (13) to the BlueTooth standard or WLAN standard is compatible.
22. System nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funkübertragungsstrecke (14) als Teil eines Netzwerkes ausgebildet ist, in welches neben dem Handbediengerät (2) und der Maschinensteuerung (3) noch weitere Datenquellen oder Datensenken (79; 18) datentechnisch eingebunden sind.22. System according to any one of claims 13 to 21, characterized in that the second radio transmission path (14) is formed as part of a network, in which in addition to the manual control unit (2) and the machine control (3) further data sources or data sinks (79; 18) are involved in data technology.
23. System nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Datenquellen und Datensenken (79; 18) weitere Maschinensteuerungen mit zugeordneten mobilen Handbediengeräten umfassen.23. System according to one of claims 13 to 22, characterized in that the further data sources and data sinks (79; 18) comprise further machine controls with associated mobile handheld terminals.
24. System nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk eine Mehrzahl von Funk-Zugangsknoten (4) aufweist.24. System according to any one of claims 13 to 23, characterized in that the network comprises a plurality of radio access nodes (4).
25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk bei aufrechter Funkverbindung einen automatischen Wechsel des tatsächlichen Übertragungspfades von einem Funk-Zugangsknoten (4) zu einem anderen Funk-Zugangsknoten (4) ermöglicht.25. System according to claim 24, characterized in that the network allows an upright radio connection, an automatic change of the actual transmission path from a radio access node (4) to another radio access node (4).
26. System nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Funkübertragungsstrecke (14) zum WLAN-Standard kompatibel ist. 26. System according to any one of claims 13 to 25, characterized in that the second radio transmission path (14) to the WLAN standard is compatible.
27. System nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der ersten oder zweiten Funkübertragungsstrecke (13; 14) nach einer Technik oder einem Standard implementiert ist, welcher Ortsinformationen über den jeweiligen Standort eines Benutzers (1) beziehungsweise des Funkteilnehmers (2) zur Verfügung stellt.27. The system according to claim 13, wherein at least one of the first or second radio transmission links is implemented according to a technique or a standard which contains location information about the respective location of a user or the radio subscriber (2) provides.
28. System nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass im mobilen Handbediengerät (2) und/oder in der Maschinensteuerung (3) Mittel zur automatischen Anpassung der Betriebsweise, insbesondere des zeitlichen Übertragungsverhaltens oder der verwendeten Funkfrequenzen, der ersten und zweiten Funkübertragungsstrecke (13; 14) vor- gesehen sind, durch welche das Ausmaß der gegenseitigen Beeinträchtigung verringert wird.28. System according to any one of claims 13 to 27, characterized in that in the mobile handheld terminal (2) and / or in the machine control (3) means for automatically adjusting the operation, in particular the temporal transmission behavior or the radio frequencies used, the first and second Radio transmission path (13; 14) are provided by which the extent of mutual interference is reduced.
29. Mobiles, insbesondere tragbares Handbediengerät (2) zur Abgabe von Steuerbefehlen an eine Maschinensteuerung (3) für die programmgeführte Steuerung einer technischen Einrichtung (6), insbesondere einer Werkzeugmaschine, eines Roboters, eines Gerätes, einer An- läge oder eines technischen Prozesses, sowie zur Visualisierung von Betriebszuständen, Prozessdaten und sonstigen Informationen der gesteuerten technischen Einrichtung (6), wobei das Handbediengerät (2) mit Eingabemitteln, insbesondere in der Art eines Tastenfeldes (31), eines Joysticks (32), eines Handrades oder Potentiometers (33), zur Abgabe der Steuerkommandos ausgestattet ist, sowie mit bedarfsweise betätigbaren Sicherheitsschaltelementen, insbe- sondere in der Art eines Zustimmtasters (26) oder eines Not-Aus Schalters (25) für das technisch zuverlässige Beenden eines potenziell gefahrbringenden Betriebszustandes, sowie mit Ausgabemitteln, insbesondere in der Art eines grafikfähigen Displays (29) zur Visualisierung von Betriebs-, Maschinen- und Prozessdaten sowie sonstiger Informationen, insbesondere von Multimediainformationen, sowie mit einer bidirektionalen ersten Funkschnittstelle (36) und einer davon technisch getrennt ausgebildeten bidirektionalen zweiten Funkschnittstelle (37), welche erste und zweite Funkschnittstelle zur Herstellung einer ersten und zweiten Funkübertragungsstrecke (13; 14) für die gemeinsame datentechnische Ankopplung an die Maschinensteuerung (3) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass Daten und Informationen mit hoher zeitlicher Priorität, insbesondere Steuerkommandos zur unmittelbaren Ausführung durch die gesteuerte technische Einrichtung (6) und Betätigungs- zustände von Sicherheitsschaltelementen (25; 26), über die erste Funkschnittstelle (36) und allgemeine Daten und Informationen ohne besondere zeitliche Priorität, insbesondere Daten zur Visualisierung oder Multimediainformationen über die zweite Funkschnittstelle (37) übertragen werden.29. Mobile, in particular portable handheld operating device (2) for dispensing control commands to a machine control (3) for the program-controlled control of a technical device (6), in particular a machine tool, a robot, a device, a plant or a technical process, and for the visualization of operating states, process data and other information of the controlled technical device (6), wherein the handheld terminal (2) with input means, in particular in the manner of a keypad (31), a joystick (32), a handwheel or potentiometer (33) , is equipped for dispensing the control commands, as well as with demand actuated safety switching elements, in particular in the manner of an enabling switch (26) or an emergency stop switch (25) for the technically reliable termination of a potentially dangerous operating condition, as well as with output means, in particular the kind of a graphics-capable display (29) for Visualisi tion of operating, machine and process data and other information, in particular of multimedia information, as well as with a bidirectional first radio interface (36) and a technically separated bi-directional second radio interface (37), which first and second radio interface for producing a first and second Radio transmission path (13; 14) are provided for the joint data-technical coupling to the machine control (3), characterized in that data and information with high temporal priority, in particular control commands for immediate execution by the controlled technical device (6) and operating states of safety switching elements (25; 26), via the first radio interface (36) and general data and information without special temporal priority, in particular data for visualization or multimedia information via the second radio interface (37) are transmitted.
30. Handbediengerät nach Anspruch 2928, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funk- schnittsteile (36) und die zweite Funkschnittstelle (37) mit jeweils unterschiedlichen Funktechnologien realisiert oder mit unterschiedlichen Funkstandards oder unterschiedlichen Übertragungsprotokollen betrieben werden.30. Handheld terminal according to claim 2928, characterized in that the first radio-cut parts (36) and the second radio interface (37) are implemented with different radio technologies or operated with different radio standards or different transmission protocols.
31. Handbediengerät nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Funkschnittstellen (36; 37) mittels eines intelligenten Funkmoduls realisiert ist, wobei das Funkmodul eigenständige Speichermittel und eine eigenständige Recheneinheit zur Implementierung eines standardisierten Funkprotokolls aufweist.31. A hand-held operating device according to claim 29 or 30, characterized in that at least one of the radio interfaces (36, 37) is realized by means of an intelligent radio module, wherein the radio module has independent storage means and an independent computing unit for implementing a standardized radio protocol.
32. Handbediengerät nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Funkmodul (38) baulich eigenständig ausgebildet und durch ein anderes Modul zur Realisierung eines anderen Funkstandards ersetzbar ist.32. Handheld terminal according to claim 31, characterized in that the at least one radio module (38) structurally independent and is replaceable by another module for the realization of another radio standard.
33. Handbediengerät nach einem der Ansprüche 289 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Funkschnittstelle (36) und der zweiten Funkschnittstelle (37) fortlaufend über eine Synchronisationsverbindung (77) interne Signale oder Synchronisationsinformationen ausgetauscht werden, welche für die Optimierung der Betriebweise der ersten und/oder der zweiten Funkübertragungsstrecke (13; 14) zur Verringerung der gegenseitigen funktechnischen Beeinträchtigung verwendet werden.33. Handheld terminal according to one of claims 289 to 32, characterized in that between the first radio interface (36) and the second radio interface (37) continuously via a synchronization connection (77) internal signals or synchronization information is exchanged, which for optimizing the operation of the first and / or the second radio transmission path (13, 14) are used to reduce the mutual radio interference.
34. Handbediengerät nach einem der Ansprüche 289 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sicherheitsauswerteschaltung (48) vorgesehen ist, welche mit der ersten Funkschnittstelle (36) sowie mit einem oder mehreren Sicherheitsschaltelementen (25; 26) signaltechnisch gekoppelt ist und welche den Betätigungszustand der Sicherheitsschaltelemente (25; 26) erfasst, kodiert, mit Prüfinformationen versieht und über die erste Funkschnittstelle (36) an die Maschinensteuerung (3) sendet.34. Handheld terminal according to one of claims 289 to 33, characterized in that at least one safety evaluation circuit (48) is provided which is signal-technically coupled to the first radio interface (36) and one or more safety switching elements (25; the safety switching elements (25; 26) detects, encodes, provides with test information and transmits via the first radio interface (36) to the machine control (3).
35. Handbediengerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsauswerteschaltung (48) mit weiteren Eingabemitteln, insbesondere in der Art eines Tastenfeldes (31), eines Handrades (33) oder eines Joysticks (32) signaltechnisch gekoppelt ist, deren Betätigungszustand erfasst und über die erste Funkschnittstelle (36) an die Maschinensteuerung (3) sendet.35. Handheld terminal according to claim 34, characterized in that the safety evaluation circuit (48) with further input means, in particular in the manner of a keypad (31), a handwheel (33) or a joystick (32) is signal-coupled, detects the actuation state and sends via the first radio interface (36) to the machine control (3).
36. Handbediengerät nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass Speichermittel (35) sowie eine zentrale Recheneinheit (34) vorgesehen sind, in welchen ein Betriebssystem sowie eine spezielle applikationsspezifische Anwendungssoftware gespeichert und ausgeführt werden, wobei die Recheneinheit (34) mit der zweiten Funkschnittstelle (37) signaltechnisch gekoppelt ist.36. Handheld terminal according to one of claims 29 to 35, characterized in that storage means (35) and a central processing unit (34) are provided, in which an operating system and a special application-specific application software are stored and executed, wherein the arithmetic unit (34) the second radio interface (37) is signal technically coupled.
37. Handbediengerät nach Anspruch 34 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zentralen Recheneinheit (34) und der zumindest einen Sicherheitsauswerteschaltung (48) eine Kommunikationsverbindung (56) für den direkten Datenaustausch ausgebildet ist.37. Handheld terminal according to claim 34 and 36, characterized in that between the central processing unit (34) and the at least one safety evaluation circuit (48) is formed a communication connection (56) for the direct data exchange.
38. Handbediengerät nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (34) und/oder die Speichermittel (35) und/oder die zweite Funkschnittstelle (37) sowie gegebenenfalls weitere elektrische oder elektronische Komponenten temporär abgeschaltet oder in einen Energiesparmodus mit verminderter Leistungsaufnahme versetzt und bei Bedarf wieder in den normalen Betriebszustand zurück versetzt werden können, während die Sicherheitsauswerteschaltung (48) und die erste Funkschnittstelle (36) im normalen Betriebszustand verbleibt.38. Handheld terminal according to claim 36 or 37, characterized in that the arithmetic unit (34) and / or the storage means (35) and / or the second radio interface (37) and possibly further electrical or electronic components temporarily switched off or in a power-saving mode with reduced Power consumption can be offset and returned to the normal operating state, if necessary, while the safety evaluation circuit (48) and the first radio interface (36) remains in normal operating condition.
39. Handbediengerät nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (34) eine Software für Internetkommunikation, insbesondere in der Art eines Browsers, ausgeführt wird und über die zweite Funkschnittstelle (37) eine Kommunikationsverbindung in ein lokales Intranet oder das globale Internet (20) hergestellt wird.39. Handheld terminal according to one of claims 36 to 38, characterized in that in the arithmetic unit (34) a software for Internet communication, in particular in the manner of a browser, is executed and via the second radio interface (37) a communication link in a local intranet or the global Internet (20) is produced.
40. Handbediengerät nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit eine Software für Internettelefonie ausgeführt wird und über die zweite Funkschnittstelle (37) eine Kommunikationsverbindung in ein lokales Intranet oder das globale Internet (29) hergestellt wird.40. Handheld terminal according to one of claims 36 to 39, characterized in that in the arithmetic unit software for Internet telephony is executed and via the second radio interface (37) a communication link in a local intranet or the global Internet (29) is made.
41. Handbediengerät nach einem der Ansprüche 29 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine leitungsgebundene dritte Schnittstelle (40) zur zeitweiligen Ankopplung eines auswechselbaren Speichers vorgesehen ist und dass Daten aus dem auswechselbaren Speicher über die zweite Funkschnittstelle (37) an die Maschinensteuerung (3) übertragen oder von der Maschinensteuerung (3) in den auswechselbaren Speicher übertragen werden.41. Handheld terminal according to one of claims 29 to 40, characterized in that a line-connected third interface (40) is provided for the temporary coupling of a removable memory and that data from the removable memory via the second radio interface (37) to the machine controller (3) or transferred from the machine control (3) in the removable memory.
42. Programmierbare Maschinensteuerung (3) mit einer Mehrzahl von Signaleingängen (63), Signalausgängen (64) und weiterer Datenschnittstellen (78) für die signal- und datentechnische Anbindung an eine steuerbare technische Einrichtung (6), insbesondere an eine Werkzeugmaschine, einen Roboter, ein Gerät, eine Anlage oder einen technischen Prozess, mit einer Anbindung an einen sicherheitstechnisch ausgestalteten Sicherheitskreis (21) der gesteuerten technischen Einrichtung (6), sowie weiters mit zumindest einem Hauptprozessor (53) und einem Hauptspeicher (52) für die Ausführung eines Betriebssystems und/oder eines Anwendungsprogrammes zur programmgeführten Steuerung der technischen Einrichtung (6), mit einer ersten Datenschnittstelle (69) sowie einer dazu technisch eigenständig ausgebildeten zweiten Datenschnittstelle (70) zur gemeinsamen Verwendung für die datentechnische Ankopplung eines mobilen Handbediengerätes (2), wobei die erste und zweite Datenschnittstelle (69; 70) entweder unmittelbar jeweils als eigenständige Funkschnittstelle ausgebildet ist oder über zwischengeschaltete Datenübertragungseinrichtungen (5; 71) an eine jeweils eigenständige Funkschnittstelle (4; 17) angekoppelt ist dadurch gekennzeichnet, dass42. Programmable machine control (3) with a plurality of signal inputs (63), signal outputs (64) and further data interfaces (78) for the signal and data connection to a controllable technical device (6), in particular to a machine tool, a robot, a device, a system or a technical process, with a connection to a security-designed security circuit (21) of the controlled technical device (6), as well as with at least one main processor (53) and a main memory (52) for the execution of an operating system and / or an application program for program-controlled control of the technical device (6), with a first data interface (69) and a technically independently designed second data interface (70) for common use for the data link of a mobile handheld terminal (2), wherein the first and second data interface (69; 70) ent neither directly as an independent radio interface is formed or via intermediate data transmission devices (5; 71) to a respective independent radio interface (4; 17) is coupled, characterized in that
Daten und Informationen mit hoher zeitlicher Priorität, insbesondere Steuerkommandos zur unmittelbaren Ausführung durch die gesteuerte technische Einrichtung (6) und Betätigungs- zustände von Sicherheitsschaltelementen (25; 26) des Handbediengerätes (2), über die erste Datenschnittstelle (69) und allgemeine Daten und Informationen ohne besondere zeitliche Priorität, insbesondere Daten zur Visualisierung oder Multimediainformationen oder Betriebsdaten zur Darstellung am Handbediengerät (2) über die zweite Datenschnittstelle (70) übertragen werden.Data and information with high temporal priority, in particular control commands for immediate execution by the controlled technical device (6) and operating states of safety switching elements (25; 26) of the handheld terminal (2), via the first data interface (69) and general data and information without special temporal priority, in particular data for visualization or multimedia information or operating data for display on the handheld terminal (2) via the second data interface (70) are transmitted.
43. Programmierbare Maschinensteuerung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass über die erste Datenschnittstelle (69) eine datentechnische Punkt-zu-Punkt Verbindung zu dem mobilen Handbediengerät (2) hergestellt ist, insbesondere unter Verwendung einer Funkverbindung nach dem BlueTooth-Standard als Teil dieser Punkt-zu-Punkt Verbindung. 43. Programmable machine control according to claim 42, characterized in that via the first data interface (69) a data-technical point-to-point connection to the mobile handheld terminal (2) is made, in particular using a wireless connection according to the BlueTooth standard as part of this Point-to-point connection.
44. Programmierbare Maschinensteuerung nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass über die zweite Datenschnittstelle (70) eine Netzwerkverbindung (5) zu dem Handbediengerät (2) hergestellt ist, insbesondere unter Verwendung einer Funkverbindung (14) nach dem WLAN-Standard als Teil dieser Netzwerkverbindung.44. Programmable machine control according to claim 42 or 43, characterized in that via the second data interface (70) a network connection (5) to the handheld terminal (2) is made, in particular using a radio link (14) according to the WLAN standard as part this network connection.
45. Programmierbare Maschinensteuerung nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung (3) zumindest eine Sicherheitsempfangsschaltung (50) aufweist, welche datentechnisch an die erste Datenschnittstelle (69) gekoppelt ist und welche die über diese erste Datenschnittstelle (69) empfangenen Sicherheitsinformatio- nen unabhängig vom Hauptprozessor (53) auswertet, ihre Integrität und Authentizität prüft und in geeigneter Weise in den Sicherheitkreis (21) der gesteuerten Maschine einkoppelt.45. Programmable machine control according to one of claims 42 to 44, characterized in that the machine controller (3) has at least one safety receiving circuit (50), which is data-technologically coupled to the first data interface (69) and which via this first data interface (69). received security information regardless of the main processor (53) evaluates their integrity and authenticity checks and coupled in a suitable manner in the safety circuit (21) of the controlled machine.
46. Programmierbare Maschinensteuerung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hauptprozessor (53) der Steuerung (3) und der zumindest einen Sicher- heitsempfangsschaltung (50) eine Kommunikationsverbindung (60) für den direkten Datenaustausch ausgebildet ist, über welche insbesondere Informationen über den Betätigungszustand von Sicherheitsschaltelementen (25; 26) oder den Betätigungszustand sonstiger Bedienelemente (31; 32; 33) des mobilen Handbediengerätes (2) übertragen werden. 46. Programmable machine control according to claim 45, characterized in that between the main processor (53) of the controller (3) and the at least one safety receiving circuit (50) is formed a communication connection (60) for direct data exchange, via which in particular information about the actuation state of safety switching elements (25; 26) or the actuation state of other operating elements (31; 32; 33) of the mobile handheld terminal (2) are transmitted.
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