WO2016162007A1 - Verfahren, netzwerk und vorrichtung zur steuerung und/oder versorgung zumindest einer maschine - Google Patents

Verfahren, netzwerk und vorrichtung zur steuerung und/oder versorgung zumindest einer maschine Download PDF

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WO2016162007A1
WO2016162007A1 PCT/DE2016/100077 DE2016100077W WO2016162007A1 WO 2016162007 A1 WO2016162007 A1 WO 2016162007A1 DE 2016100077 W DE2016100077 W DE 2016100077W WO 2016162007 A1 WO2016162007 A1 WO 2016162007A1
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WO
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data
machine
network
connector
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Application number
PCT/DE2016/100077
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Inventor
Thomas Hartmann
Andreas Loesch
Original Assignee
Harting Electric Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/22Pc multi processor system
    • G05B2219/2229Multiprocessing, change over from master slave to peer to peer, no master
    • GPHYSICS
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/20Pc systems
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    • G05B2219/25232DCS, distributed control system, decentralised control unit
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/00Program-control systems
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    • G05B2219/25Pc structure of the system
    • G05B2219/25234Direct communication between two modules instead of normal network

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and supplying a machine according to the preamble of the independent claim 1.
  • the invention relates to a network for carrying out the method.
  • the invention relates to a device for carrying out the method.
  • the invention relates to a system consisting of a plug module and a socket module, according to the preamble of the independent independent claim 19.
  • the invention relates to a higher-level machine having such a system, according to the preamble of the independent claim 24.
  • Such methods, networks and devices are required in order to control a flexible production process in particular in a decentralized manner and / or at least to store information in a decentralized manner.
  • the document DE 101 12 843 A1 is directed to a system and method for automated data distribution.
  • system components at the planning level e.g., commercial software applications
  • control-level system components e.g., factory automation applications
  • WO 201 1/042318 A1 relates to a device and a method for controlling and operating a production cell, including at least part of its associated peripheral devices.
  • Machine processes based on machine control components which are part of a domain model, are created, managed and executed with the help of a domain language.
  • Connector modular systems have been disclosed, for example, in numerous other references and publications, shown at fairs and are used in particular in the industrial environment. For example, they are described in the publications DE 10 2013 106 279 A1, DE 10 2012 1 10 907 A1, DE 10 2012 107 270 A1, DE 20 2013 103 61 1 U1, EP 2 510 590 A1, EP 2 510 589 A1, DE 20 201 1050 643 U1,
  • EP 0 860 906 B1 discloses modular connectors which can accommodate a plurality of different connector modules, and thus can be used very flexibly, in particular in an industrial environment.
  • the document DE 198 51 473 A1 is based on a method for coding of mechanically connectable parts, wherein electrical connectors are arranged on the parts to be connected, which contact each other during assembly of the parts. Based on this, it is proposed to provide an encoder in one of the connectors and to connect the other connector to an electronic circuit, wherein when joining the two connectors transmit a signal of the electronic circuit via the one connector to the other connector and the
  • Encoder is supplied, and dependent thereon, generates a signal by means of the encoder, which is forwarded to the electronic circuit, wherein an output signal is generated by the signal in the electronic circuit, and wherein the output signal for the detection of the attached part.
  • the coding device contains electronic components which are accommodated in a Kodiermodul, which is formed as a cuboid, encapsulated module housing and provided on its underside with electrical connections, which are connected to contact pins of the connector, and that the coding module in the connector is inserted.
  • Document US 6 177 860 B1 discloses a system for building and allocating a computer system using an RFID tag integrated into a connector.
  • Document DE 10 2009 051 546 A1 discloses a device with a multiplicity of control units for fluid control circuits and a method for operating control units for fluid control circuits in a network.
  • the device includes a plurality of controllers, each for controlling a valve.
  • the control units are networked in a network in which each control unit is assigned a unique address.
  • a first memory for storing control parameters is provided in each control device.
  • the control parameters are used to control a fluid circuit by controlling the valve.
  • a second memory is provided for redundantly storing the control parameters of one of the other control devices.
  • Document DE 10 2012 014 682 A1 discloses a fieldbus system comprising at least one bus module designed as a master module with at least one connection device for connection to a network and with at least one connection for connecting a parameterizable IO-Link device.
  • Link device formed data storage device is used, which can be connected to the at least one connection for connecting an IO-Link device and in which all parameters of the connected to the master module IO-Link devices are stored and can be read by the master module.
  • Document DE 10 2005 049 483 A1 discloses an electrical plug for connection to a sensor having an integrated microcontroller, with a plug connection for connection to an interface of the sensor and to an electronic circuit.
  • the data of a sensor in particular dere the parameter data, thereby mirrored in a simple and inexpensive way outside the sensor, so that they are available at any time and if possible locally, that the electronic circuit memory for storing data, in particular parameter data, and characteristics of the sensor and a microcontroller wherein the microprocessor responds to the interface of the sensor and depending on the characteristics of the sensor either data, in particular parameter data, read via the interface from the sensor and stores in the memory or stored in the memory data, in particular parameter data from the memory and over transmits the interface to the sensor.
  • the publication DE 103 02 485 A1 discloses a switching module for connecting a switching device to a fieldbus, which has a fieldbus interface for connection to the fieldbus and a communication interface for connecting the switching device. A communication of the interface module via the fieldbus is also possible if the switching device is disconnected from the communication interface.
  • the document WO 2009/024179 A1 relates inter alia to a method for parameterizing a switchgear station of an electrical switchgear and for parameterizing field devices of the electrical switchgear assigned to the switchgear station, wherein parameters for parameterizing the switchgear station and parameters for parameterizing the field devices are generated in the method.
  • a community parameter set is generated, from which both a station parameter set defining the operation of the switchgear station and a field device parameter set can be extracted for each field device, the community parameter set in a communication network is made available to all field devices connected to it, and each field device provides associated field device parameter set from the community parameter set via the communication extracted and parsed according to the extracted field device parameter set.
  • connection housing for pluggable connection of electronic or optical data network cables, formed from a lower housing part and a housing cover, in particular designed as a wall feedthrough housing housing for installation on a mounting wall, wherein the lower housing part has a rear wall, arranged at the plug connections and terminal connections are, wherein the lower housing part has at least one connector connector, and wherein on the housing cover a diagnostic field is provided.
  • the document EP 1 353 412 A2 proposes for the electrical connection of an at least partially decentralized system or machine control, a modular connector in which different and exchangeable modules can be inserted in a holding frame which can be opened from two halves, at least one designed as an enclosed housing Insert module in which appropriate switching means are provided which can generate a signal change for further control tasks.
  • the document DE 202 19 875 U1 discloses a modular connector with two plug-in connector parts, each having a holding frame, in which replaceable modules are inserted, characterized in that at least one of the modules of the first connector part preferably on its in the mated state of Connector facing away from the corresponding connector part side, having a plug connection, which has an electronic module with an electronic circuit on which application-specific parameters are stored, which can be read out via the associated module from the electronic module.
  • the plug-in connector of the module is a USB connector.
  • such electronic modules, z. B. with USB port known per se and cost for computers as accessories in memory sizes of 128 bytes up to currently 3Gbyte are available.
  • a disadvantage of this prior art is that changes in a production process in which z. B. one or more machines are replaced or changed, a central flow control, z. B. in a central process computer, manually must be changed. Frequently, standards and / or formats for controlling the machines or at least one of their components must also be adapted accordingly. Such changes are therefore associated with manual effort, and in addition to unwanted delays and the risk of human error.
  • the object of the invention is to reduce this, during construction or in the change of a production process resulting manual configuration and / or programming effort and to facilitate a decentralized task distribution.
  • the invention has for its object to improve the associated mechanical handling and continue to provide a cost-effective way to retrofit existing machinery for such a production process.
  • the object is achieved by a method of the type mentioned by the features of the characterizing part of the independent claim 1.
  • the method serves to control and / or supply at least one
  • the data is stored in a memory module of a module belonging to the machine.
  • Such a network has at least one data module as a storage node and at least one computing module as a computing node.
  • the object is further achieved by a device of the type mentioned by the features of the characterizing part of the device claim 12.
  • the device likewise serves to carry out the method and has at least one computing and / or one data module.
  • the invention relates to a method for controlling and / or supplying at least one, in particular a plurality of machines.
  • the respective machine fulfills the function of a so-called "production island” as part of a production plant, whereby the entire production plant is controlled by the network.
  • This control preferably takes place by means of a decentralized data and / or computational structure and by means of said device for carrying out this method.
  • the decentralized data structure enables the respective machine to have data that is necessary or at least helpful for its operation in the network, this data being present in particular in a form prepared for the network in the memory module of the machine.
  • these data can previously be generated manually and / or read from a memory of the machine and / or associated components or from another source, such as websites of the manufacturer of the components, and prepared.
  • the rendering may be to put the data in a network-readable format.
  • the respective machine has several components, for example robot arms, sensors, cameras, etc., since the data stored in the memory module can then contain, for example, protocols for controlling the individual components.
  • An advantage of the invention is that the data necessary for the operation of individual machines and / or their components are stored in the network in a decentralized network-capable storage media, wherein the storage media are advantageously mechanically connected to the respective machine and / or its component. This ensures This means that the specific data remain connected to this machine, even when the machine is moved and relocated to another network, and thus are also available to the new network. It is particularly advantageous if a common data standard exists for such networks because this reduces the manual configuration effort that results when the machines are exchanged between different networks.
  • the specific data may also include the history of the machine, e.g. B. their service life and maintenance intervals concern. This has the advantage that these data are available in the corresponding network and the machine can be maintained regularly.
  • Integrating the memory module in such a connector module is particularly advantageous because the data stored in the memory module information about the modular structure and continue to have the assignment of the connector.
  • they can z. B. include maximum values for voltage, current, air pressure, etc. for the individual modules and / or for the individual pins of the other modules. In this way dangerous misplacements and / or overvoltages can be prevented.
  • the data may include information about digital data formats of the individual modules and / or their individual ports.
  • these data may also include digital manuals for the corresponding machine.
  • Such a decentralized memory module can be called “storage node” from a network perspective.
  • At least one data module and / or at least one computing module is assigned to a machine in the network.
  • the data and / or computing modules of the network are designed in the form of connector modules, because then on a common cable with a single connector both their data and supply currents, eg. B. for the possibly connected machine, as well as a variety of other signals can be transmitted.
  • a data module advantageously has a storage medium for data and a network connection.
  • a computing module advantageously also includes a processor, the processor serving to query data from the data modules of other modules via a network.
  • the calculation module is more expensive and expensive than a data module, but also has a greater functionality.
  • a suitable combination of data and arithmetic modules can thus advantageously represent a conductive and at the same time inexpensive variant.
  • a particularly cost-effective variant can furthermore consist in that the computing module additionally has at least one further port for controlling further components of the respective machine in addition to the network connection, because the computing module can then directly control the components.
  • the memory module can be integrated into a connector module, wherein the connector module is part of a modular connector system, so that it is thus a data module embodied as a connector module.
  • a connector may have a housing which includes, for example, a module frame. In this module frame usually several different connector modules with different mating faces and contacts can be used and fixed therein, so that via the connector various digital and analog, optical, electrical and also pneumatic signals and power supply currents are transferable.
  • a memory module can also be extended by an active component comprising, for example, a microprocessor.
  • This active component furthermore has a program stored locally in the memory module and / or in a memory of the microprocessor.
  • the active component may execute arithmetic operations and possibly other programs, and is therefore referred to in the network as a "compute node.”
  • the active component allows the compute node, the data of a memory chip of another data and / or compute node, or any other assemblies
  • Such a computational node can, in addition to its plug-in network connection, also be in the bidirectional state on the cable connection side with the data and / or computation nodes of these further components of the machine Data exchange.
  • computing and data nodes within a network is particularly advantageous, because in this way the computing nodes with the data and / or with other computing nodes over the network be in bidirectional data exchange and so can complement each other in their function.
  • a machine may have such a data and / or compute node internally or externally.
  • This data and / or computational node may preferably be mechanically fixed to the machine.
  • the machine may have a fixedly mounted connector, which is screwed, for example, with a flange of an associated mounting housing to a housing of the machine.
  • the connector may include a modular system. At least one of the modules can then have the data and / or compute nodes.
  • This module can be designed so that it only communicates with the network on the plug-in side, for example in the case of a data node for the purpose of identification and, if necessary, storage of data.
  • the corresponding module only has to have a corresponding network connection on the plug-in side.
  • the data switch of the plug module according to the invention is preferably an Ethernet switch.
  • the data switch is a so-called "unmanaged industrial Ethernet switch”.
  • a data switch is basically known to the person skilled in the art.
  • it is a component with a plurality of data connections, which assigns data received via the data connections to their respectively provided data connections in accordance with a predetermined addressing.
  • the data can be used as so-called “push” data as well as so-called “pull” data of all these data transfer processes.
  • gendeinem computing and / or data node of the network to another computing and / or data node or to the network, so z.
  • computing nodes of several different machines can also be in bidirectional data exchange with one another. This is of particular advantage because it also allows the capabilities of one computing node to be used by another compute node.
  • the machine may have at least one data module as a data node, which is arranged in the form of a connector module in the said modular system of the connector.
  • the connector may have a mounting housing, for example, with a flange to the machine, for. B. to a housing of the machine, can be screwed.
  • the data and / or computing nodes can be arranged in a separate, in particular closed, housing.
  • the separate housing may advantageously be attached to the machine and have an interface to the data network through which the data and / or compute node is connected to the network. Furthermore, it can in a preferred embodiment via an external data line z. B. communicate via the said connector and in particular via a data switch with the components of the associated machine.
  • the respective housing is mechanically fastened to the machine, because thereby the computer and / or data node belonging to the machine is carried along with the machine when the machine is removed from the network, and if the machine is integrated with the machine. is automatically integrated into the new network in a new network.
  • At least one computing module exists in the network, which is not assigned to any machine, because this computing module can then take over data processing tasks for the network and in particular can be used as a server.
  • Such a module may also have its own housing, so does not necessarily have to be designed as a connector module.
  • the computing and / or data modules can be active in an advantageous embodiment, z. Alternatively, they can also be queried by the network, in particular, these nodes can actively or passively communicate the capabilities of the associated machines / components, thus enabling, in particular, a decentralized distribution of tasks.
  • the compute nodes can thus recognize each other automatically, exchange information about each other's capabilities and distribute certain tasks among themselves according to their abilities.
  • the computing nodes of the network can implement decentralized complex processes, for. B. perform measurement and control operations, evaluate and possibly even decentralized appropriate decisions according to stored in their memory program instructions.
  • this server can also exist in a computing node, which is assigned in particular no machine.
  • the module is capable of reading the content of at least some of the specific data, e.g. For example, the capabilities of the associated machine communicate over the network because other compute nodes can access the machine associated with the module.
  • the use of computational and data modules has the advantage of cost savings over the exclusive use of compute nodes.
  • one data node is sufficient. Therefore, it is particularly advantageous if the network has at least one data module as a storage node and at least one computing module as a computing node.
  • both arithmetic and data modules in particular in the same format, for. B. data format, but also mechanically in the same connector module format, d. H. also mechanically matching the same modular system for connectors exist and in particular by a provider, eg. B. as a package offered. This particularly facilitates the installation for the customer and reduces the financial expense when setting up the network.
  • a module detects the presence of at least one other such module in the network, for. Eg via its IP address.
  • more than two such modules can log on to each other and register each other. This has the advantage that the modules can build the network decentralized and thus ideally even without a server automatically.
  • modules may be connected to a permanently configured remote station, for example a server and / or a server.
  • nem service establish a point-to-point connection, thus building the network centrally.
  • a compute node may include:
  • the computational node can be assigned a meaningful function in the network even without a specific machine, for example, it can change data, control machines and / or their components and, in general terms, execute programs, and thus alone or in conjunction with other decentralized computing nodes z.
  • B. be used as a process computer.
  • such decentralized structures of the network allow at least one compute node to poll for specific data from at least one other compute node and / or a data node.
  • at least the computing node may have means for controlling further components of the relevant machine to which the queried data are related.
  • the compute node can control another compute node. This is of particular advantage because the computational node is thereby possibly enabled access to the corresponding components of the machine of the other computing node.
  • the device for carrying out the method has at least one data and / or one computing module.
  • the device may also have a data switch via which the computational node communicates with the other components of the machine in bidirectional data exchange is to control these and / or retrieve data from them, eg. Eg measurement data.
  • the device comprises the data switch already mentioned above, which is connected on the one hand to the said further port of the computer module, and on the other hand has several ports for connection to the other components.
  • the data switch is designed in the form of a connector module and is in particular mechanically compatible with the other modules, that is, for example, can be used with the same connector modular system.
  • the device comprises a connector with a modular system and a computing module and / or a data module and / or a data switch, wherein the computing module and / or the data module and / or the data switch are each in the form of a connector module and in which Modular system are mechanically fixed, because thereby a particularly cost-effective and efficient combination of these modules is made possible for each application.
  • the data switch is designed in the form of a connector module, because this can then be mounted in a mounting housing, which has an integrated modular system to a cabinet and thus saves cabling and keeps away from a DIN rail arranged in the cabinet.
  • the module consists of a system formed of two plug-in side connectable with each other sub-modules, namely a socket module and a plug-in module.
  • the function of the socket module can essentially be understood as a bus-specific interface for plug-in modules to be plugged in at the plug-in. Cable connection side, the socket module has the ability to connect a bus system and an external power supply, the socket module is designed according to the requirements of the respective bus system.
  • the socket module is CAN-bus-specific; if, on the other hand, this is a Profinet bus, then the socket module is executed according to the Profinet specification; if the machine bus uses the I / O link protocol, the socket module is designed according to the I / O link standard, etc.
  • the socket module has a power supply for voltage conversion of a machine voltage of z. B. 24 V, which receives it on the cable connection side via the external power supply, in an electronic voltage of z. B. 3.3 V, in order to pass these plug-side to the plug-module.
  • the socket module has a non-volatile data memory, in particular an EEPROM, for identifying the respective bus system with respect to the plug-in module, this process being described in more detail below. Since the socket module also takes over its electronic power supply in relation to the plug-in module, it advantageously has receptacle contacts on the plug-in side for reasons of electrical safety, ie it is "female" on the plug-in side.
  • the plug module has matching pin contacts for these socket contacts and has a microprocessor with a data memory supplied by the electronic power supply on the plug side.
  • this microprocessor has an operating system and certain applications stored in its data memory, in particular an application for initializing the communication protocol (eg SNMP, CANopen, PROFINET, etc.)
  • the plug-in module can alternatively or in addition to other applications such.
  • B. as a data storage and / or as a calculation module can be used.
  • a higher-level machine such as a printing press, described, which has a plurality of subordinate machines, such as tool modules.
  • the higher-level machine further has a machine control and a machine bus connected thereto with a plurality of machine bus connectors connected to the cable connection side, which preferably have a modular system.
  • At least one socket module is arranged in each of these machine bus connectors.
  • the socket module is designed in the form of a corresponding connector module and arranged and mechanically fixed in the modular system of the respective machine bus connector.
  • the socket module is adapted in its bus-specific properties to the machine bus. If the machine bus is a CAN bus, for example, a CAN bus-specific socket module is used. If, on the other hand, this is a Profinet bus, a profibus bus-specific socket module is used.
  • the socket module is configured according to the I / O link standard, etc.
  • the socket module also has a data memory, in particular in the form of an EEPROM, in which a corresponding Information, namely a designation of the protocol of the respective machine bus, which is referred to below as "machine bus protocol.”
  • the socket module has a special data port, via which it is able to plug-in this name of the machine bus protocol to transmit an optionally connected to it mating connector, ie, this name can be read by the mating connector.
  • this special data connection uses a predetermined format, which may differ from the aforementioned machine bus protocol.
  • this predetermined format is the so-called "l 2 C" (Inter-Integrated Circuit) bus protocol and the machine bus is a CAN bus, for example, and accordingly a socket module is used that meets the requirements of the CAN bus.
  • Bus is adapted and in its non-volatile memory, the corresponding name, including, for example, the information "CAN bus" o. ⁇ ., Is stored.
  • This designation is then read by the mating connector on the special data port in l 2 C format, so that the mating connector can adjust it, for. B. to communicate in accordance with the CANopen standard via the socket module and the machine bus with the machine control.
  • the mating connector therefore does not need to be designed exclusively according to the standard of the machine bus, since it has the capability to adapt to the corresponding machine bus protocol and to adapt all further bus-specific properties accordingly to the socket module.
  • the machine bus is a CAN bus. Then the plug module of the mating connector adapts to the CAN standard by means of the corresponding designation from the non-volatile data memory of the socket module. The communication between the mating connector and the machine control can then take place in the CANopen standard via the machine bus.
  • the machine bus could also correspond to a different format, for example the Ethernet, Profinet or the I / O link format.
  • the mating connector could be given the appropriate designation in the manner described above and tuned to allow further communication with the machine. can take place via the Ethernet IP protocol or the Profinet protocol or via the I / O link protocol.
  • the given format does not necessarily have to be the I 2 C bus protocol; it may alternatively be another format, for example, or the so-called "USB" (Universal Serial Bus) protocol, but a single default format should be mandatory for compatibility with all plug and socket modules used.
  • USB Universal Serial Bus
  • the higher-level machine in particular the printing press, has subordinate machines.
  • These subordinate machines are preferably tool modules.
  • this may be a printing module, a cutting module, an adhesive module, a folding module and optionally further tool modules.
  • one or more empty slots can exist, which are intended to insert one or more other subordinate machines if necessary.
  • Each of the slave machines has such a mating connector to each one of the machine bus connectors to be connected thereto.
  • These mating connectors can each have a modular system.
  • At least one plug-in module is arranged in each of the mating connectors.
  • the plug-in module is designed in the form of a connector module, because then they can advantageously together with other connector modules, eg. B. together with energy and / or pneumatic modules, etc., mechanically fixed in the modular system of the respective mating connector interchangeable.
  • the plug module also has a special data connection, for example in the form of a special pin contact, which is provided with the special data port of the socket module on the said predetermined format, ie as previously described z.
  • a special data connection for example in the form of a special pin contact, which is provided with the special data port of the socket module on the said predetermined format, ie as previously described z.
  • the microprocessor which of course has a data memory, in particular a combined program / data memory, can select a suitable protocol by means of the designation of the machine bus protocol from a set of protocols stored in the data memory so as to communicate with the machine control via the machine bus. In this way, a high degree of compatibility of the mating connector is achieved with many different bus systems.
  • the subordinate machine can be used in a variety of different higher-level machines without further manual effort. It is of course of particular advantage that the adaptation of the plug-module to the machine bus protocol is performed automatically.
  • the socket module in its design and its function takes into account the specific properties of the higher-level machine, it does not take account of the plug-in module which, as described above, merely selects a suitable bus protocol
  • the properties of the machine bus need to be adapted to the higher-level machine.
  • the higher-level machine has a very flexible interface, which advantageously allows the use of subordinate machines in very different environments.
  • the respective plug module preferably has specific information about the respective subordinate machine, in particular the respective tool module. This information is in the form of specific data in the data memory of the plug-in Module filed.
  • These data may, for example, be so-called “teach-in” data, in which positions and movements belonging to certain internal processes of the tool module are first of all manually adjusted, for example in the form of robot movements by remote control, to geometric conditions and then It may alternatively or additionally also be running data specific to the respective tool module, in particular consumption data, for example in a printing module, about the consumption of and / or the remaining stock of ink Alternatively or additionally, the data may relate to the running time of wearing parts and / or may be data relating to their geometric dimensions, eg their abrasion, these data generally referring to the past and, for example, during ongoing processes, for example, were obtained from measurements. Alternatively or additionally, however, these may also be so-called “predictive maintenance" data, ie data for predictive maintenance.
  • module-specific process data can also be stored in the respective plug module, for example, cutting patterns in the plug module of the cutting module and / or folding pattern in the plug module of the folding module, etc. This is particularly advantageous if the corresponding subordinate machines, in particular tool modules, are connected with this specific process data designed specifically for specific tasks.
  • Fig. 1 shows a network with a server and two machines
  • Fig. 2 shows a network with a server and three machines
  • Fig. 3 is an integrated into the network machine with a
  • a central process computer an embodiment of a data or computing module; a first embodiment of a switch module; a second embodiment of the switch module; an embodiment of a prior art connector modular system; a schematic representation of a wiring of a computing module and a switch module in a connector modular system; a schematic representation of a higher-level machine comprising a machine control and subordinate machines to be connected thereto via a machine bus;
  • Fig.10a, b the machine bus with a connected thereto
  • Bus connector and a mating connector to be connected thereto.
  • Fig. 1 shows a network with a server 5 and two machines 1, 1 ' , namely a first machine 1 and a second machine 1 ' .
  • the first machine has as a first component 1 1 a current sensor.
  • the first machine 1 has a connector attached to its housing.
  • Binder 2 which has a so-called “modular system”, into which usually a multiplicity of different connector modules 23 can be integrated, eg optical, pneumatic, electrical heavy duty and signal transmission modules
  • the connector 2 has at least one such connector module 23 , the plug side with a network 4 and cable connection side to the
  • a data module 3 is further inserted, which has a storage medium for data and in the form of such a connector module, i. compatible with the modular system.
  • the second machine 1 ' has a separate data module 3 ' , ie a data module which is designed as a separate unit and has its own housing, with which it is attached to the second machine 1 ' . Furthermore, the second machine has a corresponding second connector 2 ' . It may also preferably be a connector with a modular system, so in addition to a conventional connector module inserted therein 23 'can also accommodate other modules. But it can also be a simple connector. Through this module, the second machine 1 ' itself may be conventionally connected to the network 4 and controlled conventionally therefor.
  • the data modules 3, 3 ' can thus fulfill the function of data nodes in the network 4.
  • the network is connected to a server 5 in a bidirectional data exchange.
  • the data modules 3, 3 ' are each connected to the network 4.
  • the network 4 is connected via the connector modules 23, 23 ' to the respective machine 1, 1 ' and / or to at least one of its components 11 Connection.
  • the respective machine 1, 1 ' may be an individually assembled production island.
  • the data modules 3, 3 ' can then have specific data about the individual components 1 1, 12,... Of the production island. As a result, the handling of such an arrangement is greatly facilitated.
  • the components 1 1, 12,... Each also have their own data modules.
  • the data modules 3, 3 ' can each register, for example by means of a so-called "Hello" message, with the server 5 with a preferably unique identification.
  • the data modules 3, 3 ' actively or on request communicate to the server what the capabilities of the respective machine 1, 1 ' / component 1 1, 12, ... are, which other components 1 1, 12, Machine 1, 1 ' and how these components 1 1, 12, ... are to be controlled.
  • the server 5 may also include a process computer which interrogates the components, for example the current sensor 11, via the network 4 at regular time intervals and records measured values determined by it.
  • a process computer which interrogates the components, for example the current sensor 11, via the network 4 at regular time intervals and records measured values determined by it.
  • This process computer of the server 5 can, for example, control the second machine 1 ' .
  • the second machine 1 ' or the current sensor 1 1 can also be controlled by any other network participant, if this network participant is able to generate the corresponding instructions.
  • Fig. 2 shows a similar network, which, however, three machines 1, ⁇ , 1 " includes.
  • the first machine 1 has been extended compared to the previous illustration by a further component 12, namely a temperature measuring device.
  • the data module 3 has been replaced in the connector 2 by a computing module 6.
  • the other two machines 1 ' , 1 " each have a computing module 6 ' , 6 "
  • a computing module 6, 6 ' , 6 " in addition to the storage medium for data, hereinafter also called data memory, a corresponding microprocessor and a corresponding program and
  • data memory for data
  • microprocessor for executing instructions
  • arithmetic operations in addition to the functions of a data module, it is also possible to perform arithmetic operations, as well as read out further components 1 1, 12,..., or even other data modules 3, 3 ' ,..., and / or even the respectively other arithmetic modules 6, 6 '. , 6 " steer.
  • Each computing module 6, 6 ' , 6 " which can represent a computing node in the network, is connected to the network 4 on the plug-in side.
  • Each computing module 6, 6 ' , 6 " can also have one or more cable-connection-side connections, either for power supply, but which can alternatively take place via the network, or also, for example, the other components 1 1, 12,.
  • the further components 1 1, 12, ... can be controlled and / or read, whereby for each component
  • the associated calculation module 6 can receive measured values from the components 1 1, 12, ... be provided its own line or it can also be several components, as shown in the drawing for the machine 1, connected via an internal bus.
  • the associated calculation module 6 can receive measured values from the components 1 1,
  • the machine 1 itself is connected to the network, i. H. to the network 4, connected to, for. B. with a not shown in the drawing, belonging to the machine 1 internal processor and data storage to send and receive data.
  • the second machine 1 ' has a separate data module 3 ' and a separate computing module 6 ' .
  • the computing module 6 ' can store data in its own data memory via the associated machine 1 ' . However, it can also query such data from the data module 3 ' via the server 5. However, the computing module 6 ' can also query data from the first machine 1. Furthermore, the computing module 6 ' can control and / or query the further components 11, 12,... Of the first machine 1 via the network and its computing module 6.
  • the third machine 1 " also has a computing module 6 " , which is designed in the form of a connector module and arranged in a modular system of the associated connector 2 ' .
  • a computing module 6 " naturally also has a data memory on which relevant data of the machine 1 " are stored. By means of this data memory, the computing module 6 " supplies both data regarding its identification, assignment, function, etc.
  • the computing module 6 " is capable of recognizing the other computing modules 6, 6 ' and in particular also their functions to use.
  • FIG. 3 shows the first machine 1, which has been supplemented by a data switch 14, wherein the data switch 14 is connected to the network 4 via the connector module 23.
  • the data module 3 and the computing module 6 are arranged in addition to the connector module 23.
  • the computing module 6 and the data module 3 are connected to the network 4 on the plug side.
  • the two modules 3, 6 can thus communicate with the further components 11, 12, 13 via the data switch 14 and / or read and control these components 11, 12, 13.
  • a robotic arm 13 may perform a particular function depending on a measured current and temperature.
  • the associated instruction can originate from the computing module 6, but it can also come from any other network participant connected to the network, for example from another computing module 6 ' .
  • FIG. 4 shows a network which partially integrates the Internet 7.
  • the first machine 1 is connected to the network, ie to its network 4, via a separate computing module 6 ' .
  • the computing module 6 ' controls the further components 1 1, 12, 13 connected thereto via the data switch 14 via a cable connection-side connection.
  • the second machine 1 ' is also connected to the network via a separate computing module 6 ' .
  • the third machine 1 " is connected to a data module 3 integrated in a connector 2 to the network.
  • a fourth machine 1 is connected to the network with a separate data module 3 ' .
  • a fifth machine 1 is connected to the network via an integrated in a connector 2, executed in the form of a connector module computing module 6 and the Internet connected thereto 7 on the Internet.
  • further components 15, 16, 17 can be interrogated and controlled via the computing module 6 and a data switch 14 ' connected thereto on the cable side.
  • Fig. 5a shows a data module 3, which is designed in the form of a connector module for a modular system, ie compatible with the modular system and thus can be used therein and fixed therein.
  • the data module 3 has on two opposite narrow sides in each case a latching pin 34, 34 ' of which one 34 is slightly longer than the other 34 ' in order to ensure the correct orientation in the modular system.
  • the data module 3 has a polarizing means 35, which ensures the correct orientation of the connector relative to a mating connector.
  • the data module 3 On the plug side, the data module 3 has a plug connection 31. In this case, it is an RJ45 connection. This is mechanically fixed on a printed circuit board 33 and is connected via vias in electrically conductive connection with corresponding traces on a not visible in the drawing underside of the printed circuit board 33. On the underside of the printed circuit board 33 is also a not shown in the drawing storage medium, the is able to data via the connector 31 to send active ("push") or passive (“pull").
  • an optional power supply 32 is shown, via which the data module 3 can be powered by the machine 1.
  • a supply via the network for. B. via the so-called PoE ("Power over Ethernet") or similar supplies via the respective network 4, possible and useful in many cases.
  • FIG. 5 b shows a computing module 6, which does not differ externally from the data module 3.
  • the computing module 6 is designed in the form of a connector module for the modular system, ie it is compatible with the modular system and thus can be used therein and fixed therein.
  • the computing module 6 has on two opposite narrow sides in each case a latching pin 64, 64 ' of which one 64 is slightly longer than the other 64 ' in order to ensure the correct orientation in the modular system.
  • the computing module 6 has a polarization means 65, which ensures the correct orientation of a possible connector.
  • the computing module 6 On the plug side, the computing module 6 has a plug connection 61. In this case, it is an RJ45 connection. This is mechanically fixed on a printed circuit board 63 and is via via holes in electrically conductive connection with corresponding printed conductors on a non-visible in the drawing underside of the printed circuit board 63. On the underside of the printed circuit board 63 is also a storage medium also not shown in the drawing which is capable of sending data via the connector 61 "push" or "passive". As an essential distinguishing feature of the aforementioned data module 3, the computing module 6 also has a microcontroller and at least one associated program, wherein the program is stored in the storage medium or in a data memory of the microcontroller can be. With this program, the computer module can request data from data modules 3, perform arithmetic operations and control other arithmetic modules 6 ' , 6 " and other components 1 1, 12, 13, 15, 16, 17.
  • an optional power supply 62 is shown, via which the computing module 6 can be powered by the machine 1.
  • a supply via the network for. B. via the so-called PoE ("Power over Ethernet") or similar supplies via the respective network 4, possible and useful in many cases.
  • FIGS. 6a and 6b as well as FIGS. 6c and 6d each show a switch module 14 ' , ie a data switch, which is designed in the form of a connector module.
  • the first switch module 14 ' , 14 " shown in Fig. 6a and Fig. 6b has two plug-side connections 141 ' , which are each provided as a port and in the form of an RJ45 socket are formed on the two plug-side terminals 141 ' polarizing means 145 '. formed.
  • the first switch module 14 ' is designed in the form of a connector module for the modular system, ie it is compatible with the modular system and thus can be used therein and fixed therein.
  • the first switch module 14 ' has on two opposite sides in each case two latching pins 144, 144 ' of which one 144 is slightly longer than the other 144 ' in order to ensure the correct orientation of the module in the modular system.
  • the first switch module 14 ' has cable connection side, ie on the side corresponding to a connector module of the cable connection side, an optional power connector 142 ' and further four cable connection-side terminals 146 ' , which are each provided as a port and designed as RJ45 sockets.
  • the terminals 145 ' , 146 ' are interconnected via printed conductors of a printed circuit board 143 ' , wherein the tracks are on the bottom of the circuit board 143 ' and thus are not visible in the drawing.
  • the printed circuit board 143 ' has on its underside the electronics required for a switch, in particular a microprocessor.
  • the second switch module 14 " shown in FIGS. 6c and 6d has two plug-side connections 141 " which are each provided as a port and designed in the form of an RJ45 socket. At the two plug-in connections 141 " polarizing means 145 'are formed.
  • the second switch module 14 " is designed in the form of a connector module for the modular system, ie it is compatible with the modular system and thus insertable and fixable therein, for which the second switch module 14 " has a pair of detent pins 145 " on each of two opposite sides a pair can be seen in the drawing, however, the two pairs may differ slightly in their shape, for example the length of the locking pins, in order to ensure the correct orientation of the module in the modular system.
  • the second switch module 14 " has an optional power connection 142 " on the cable connection side and four cable connection side connections 146 " , which are each provided as a port and embodied as RJ45 sockets.
  • the connections 141 " , 146 " are via conductor tracks of a printed circuit board which is not visible in the drawing connected via a required for a switch electronics, in particular a microprocessor with each other.
  • FIGS. 7a and 7b show, for the sake of completeness, a modular system corresponding to the prior art, which is embodied by way of example as a hinged frame, as is known, inter alia, from the abovementioned patent application EP 0 860 906 A2 in the prior art.
  • the connector 2 includes a connector housing 21 and a module frame 22
  • the module frame 22 is after the insertion of modules, in the art usually of connector modules 23, but now in particular also of data 3, computing 6 and / or switch modules 14 ' , for installation in a connector housing 2 or for mounting over a breakthrough a mounting surface / mounting wall suitable.
  • the module frame 22 consists of two jointed via joints 223 frame halves 221, 222 with attachment ends 225, which are provided with fastening screws 226.
  • the joints are provided at the attachment ends 225 of the module frame 22, wherein the possibility of pivoting the frame halves is provided transversely to the side parts 8 of the module frame 22.
  • puzzle-piece-like projections are provided on the attachment ends 225 of the module frame 22 and the side parts, respectively, which engage in corresponding recesses. In this case, these projections are inserted by lateral displacement of the side parts in the recesses, wherein then the side parts about the longitudinal axis A are pivotable (rotatable).
  • window 224 are provided into which the locking pins 34, 64, 144, 234 of the respective modules 3, 6, 14, 23 dip when they are inserted into the module frame 22.
  • the holding frame 1 is opened, that is opened, wherein the frame halves 221, 222 are opened so far around the joints 223 that the modules 3, 6, 14, 23 can be used.
  • the frame halves 221, 222 are sixteengekappt, ie the module frame is closed, the respective locking pins 34, 64, 144, 234 reach the windows 224 and a secure, positive retention of the modules 3, 6, 14, 23 in the module frame 22 is effected.
  • FIG. 7b such a module frame 22, used in a connector housing 21, shown.
  • a sectional view of the support frame has been chosen to better recognize details.
  • FIG. 8 shows a connector 2 which has a modular system in which two modules, namely a switch module 14 ' and a computing module 6, are inserted. Furthermore, the connector 2 has a mounting flange 212, z. B. for attachment to the housing of a machine 1, 1 ' , 1 " , ....
  • the computing module 6 has a plug-side connection 61. Via this connection, the computing module is connected to one of the two plug-in connections ("ports") of the switch module 14 ' , in this case a simple bridge, which can be arranged in plug-in connector 2. However, these two connections could also be connected via one Not shown mating connector to be connected to each other.
  • the second plug-side connection of the switch module 14 ' is connected to the network 4.
  • the computing module 6 is thus connected via the switch 14 ' to the network in FIG bidirectional data exchange is what is indicated by the dashed, the two plug-side terminals 141 'of the switch module 14 ' connecting unspecified double arrow.
  • Cable connection side two other components 1 1, 13 are each connected to one of the cable connection side terminals 146 'of the switch module 14 ' . These are an ammeter 1 1 and a robot arm 13.
  • the computing module 6 is able to control multiple components 1 1, 13 of the machine 1 via the switch module 14 ' .
  • the computing module 6 has access to the network 4 and represents a computing node there.
  • specific data of the machine 1 can be stored in the calculation module 6, so that the calculation module 6 can also assume the function of a data node. It would also be possible to insert a special data module 3 in the module system of the connector 2, which then communicate directly with the computing module 6 and the network 4 via the network 4 or via a further port of the switch module 14 ' , not shown in the drawing can.
  • FIG. 9 shows a block diagram of a higher-level machine, which is an example of a printing machine 9.
  • This printing press 9 has a machine control 98 and a machine bus 94 connected thereto with a plurality of machine bus connectors 922 connected thereto, each having a modular system, as described, for example, in US Pat. B. in Fig. 7a and Fig. 7b is shown.
  • a socket module 932 is arranged in each of these machine bus connectors 922.
  • further connector modules in the Modu- For example, a pneumatic module for transmitting air pressure (not shown in the drawing) and / or a socket energy module 934 for transmitting electrical energy and / or any other connector module shown in FIG. 10b can be arranged.
  • the socket module 932 has a cable connector which serves to connect electrical conductors, e.g. For example, in the so-called “Quick-Lock” technique, it is convenient to electrically contact and mechanically fix in. Through this cable connector, both data lines of the machine bus 94 and electrical supply lines (not shown) of a machine power source of the parent machine to the socket Furthermore, the socket module 932 has a printed circuit board which is equipped at least with a voltage converter, a transceiver and an EEPROM The voltage converter serves to convert the supply voltage, for example 24 V (machine voltage For example, the socket module has plug-in receptacle contacts for electrical safety reasons, at least one of which is provided for providing these Machine voltage is provided.
  • the machine bus 94 is a CAN bus
  • the socket module 91 is accordingly CAN bus-specific.
  • the transceiver is a CAN bus transceiver.
  • EEPROM is the name of the machine bus protocol, the reference to the CANopen standard, z. As the term "CAN bus" filed.
  • At least one other of the socket-side receptacle contacts of the socket module 932 is provided as a special data port through which the Socket module 932 is capable of this designation of the machine bus protocol, so z.
  • the mating connector can adjust to communicate in accordance with the CANopen standard via the machine bus 94 with the machine control 98.
  • the mating connector can be used to transmit the term "CAN bus” to a mating connector connected to it special data connection a predetermined format, which differs from the machine bus protocol, namely the so-called "l 2 C bus protocol” in the present example.
  • the machine bus 94 could also correspond to a different format, for example the Ethernet or the I / O link format or the Profinet format. Accordingly, socket module 91 would then have to be Ethernet or I / O link or Profinet specific. The respective mating connector then learns analogously to the procedure described above their corresponding designation "Ethernet” or "I / O-Link” or “Profinet” and adjusts to it so that the further communication with the machine control 98 in each case via the Ethernet IP Protocol or the I / O link protocol or the Profinet protocol.
  • the printing press 9 has subordinate machines, which in this case are tool modules 91, 91 ' , 91 “ , ....
  • the tool modules 91, 91 ' , 91 " ,... Can be, for example, a printing module 91, a cutting module 91 ' , an adhesive module 91 " , a folding module 91 and, if appropriate, further tool modules belonging to the printing machine 9.
  • Each of the tool modules 91, 91, 91 " , ... has a tool connector 921 having a modular system.
  • FIG. 10b is shown by way of example that of course also further connector modules, namely in this example a plug-power module 933, may be arranged in the mating connector has a mating face as well as male pin contacts that match the mating face and socket contacts of the 932 Sock Module.
  • the tool connectors 921 are thus intended to be plug-in connected to the machine bus connectors 922. Beyond the usual functions of modular connectors, they have the ability to communicate with the machine control 98 via the socket module 932 and the machine bus 94 connected thereto via its plug module 931.
  • the plug module 931 In order to automatically enable such communication, the plug module 931 must learn from the socket module 931 the machine bus protocol.
  • the plug module 931 has a special plug data connection, which is intended to be connected to the special data connection of the socket module 932.
  • the said predetermined format in this example, it is the l 2 C format, learns the plug-in module 931 the machine bus protocol.
  • the plug-in module 931 dominates by means of an associated microprocessor and an associated combined program / data storage several different protocols, eg. B. CANopen and / or Profinet and / or Ethernet-IP and / or I / O-Link and / or possibly also other bus protocols and can by means of the name of the Ma Select a suitable bus protocol from this set of protocols.
  • B. CANopen and / or Profinet and / or Ethernet-IP and / or I / O-Link and / or possibly also other bus protocols can by means of the name of the Ma Select a suitable bus protocol from this set of protocols.
  • the microprocessor of the plug-in module 931 receives the necessary electrical supply voltage in the form of the said electronic voltage on the plug-side of the socket module 932.
  • the plug module 931 also has specific information about the respective tool module 91, 91 ' , 91 " , ....
  • corresponding data are stored in the memory of the plug-in.
  • This data may be internal so-called "teach-in” data, which are formed by belonging to certain operations to be automated movements and / or positions, eg. For example, "robot movements”, initially manually adapted, for example, to geometric conditions and then stored as part of a workflow.
  • these data may also be running data specific to the respective tool module, in particular consumption data, which in the past has been described, for example, in terms of consumption data.
  • consumption data which in the past has been described, for example, in terms of consumption data.
  • B. during a running process were obtained from measurements and / or it may be so-called "predictive maintenance" data, ie data for predictive maintenance.
  • predictive maintenance data ie data for predictive maintenance.

Abstract

Um manuellen Konfigurations- und/oder Programmieraufwand zu verringern werden für den Betrieb einer Maschine (1) relevante Daten in einem Speicherbaustein eines zur Maschine (1) gehörenden Moduls, insbesondere eines Rechen- (6) und/oder Datenmoduls (3) gespeichert werden, wobei das Modul (3, 6) in Form eines Steckverbindermoduls, passend zu einem entsprechenden Modularsystem eines Steckverbinders (2), ausgebildet ist. Ergänzend ist zur Datenverteilung weiterhin ein Switchmodul (14') vorgesehen, das ebenfalls in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt ist. Die Module (3, 6, 14') können mechanisch an der jeweiligen Maschine (1) befestigt sein und die Daten können in einer für das Netzwerk (4) aufbereiteten Form vorliegen. Insbesondere die Rechenmodule (6) können die Fähigkeit zum Netzaufbau besitzen und andere Module (3, 6', 14') erkennen, Daten von anderen Modulen (3, 6', 14') oder daran angeschlossenen Komponenten (11, 13,...) abfragen oder diese Komponenten (11, 13,...) steuern.

Description

Verfahren, Netzwerk und Vorrichtunq zur Steuerunq und/oder Versorqunq zumindest einer Maschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Versorgung einer Maschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 .
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Netzwerk zur Durchführung des Verfahrens.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein System, bestehend aus einem Plug- Modul und einem Socket-Modul, gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Nebenanspruchs 19.
Außerdem betrifft die Erfindung eine übergeordnete Maschine, die ein solches System aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Nebenanspruchs 24.
Derartige Verfahren, Netzwerke und Vorrichtungen werden benötigt, um einen flexiblen Produktionsprozess insbesondere dezentral zu steuern und/oder zumindest Informationen dezentral zu speichern.
Stand der Technik
Im Stand der Technik ist der Einsatz von Datennetzwerken zur Prozessautomatisierung beispielsweise aus den folgenden Schriften bekannt: Die Druckschrift DE 101 12 843 A1 zielt auf ein System und Verfahren zur automatisierten Datenverteilung. Im Besonderen beschreibt sie ein System zur Verteilung von Automatisierungsdaten, welches Systemkomponenten auf der Planungsebene (zum Beispiel kaufmännischen Softwareanwendungen) und Systemkomponenten auf der Steuerungsebene (zum Beispiel Anwendungen der Fabrikautomation) ermöglicht, durch die Verwendung vollständig codierter Datagramme einfach miteinander zu kommunizieren.
Die Druckschrift WO 201 1 /042318 A1 betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und Bedienung einer Produktionszelle unter Ein- schluss wenigstens eines Teils der ihr zugeordneten Peripheriegeräte. Dabei werden Maschinenabläufe auf der Basis von Maschinensteuerungskomponenten, welche Teil eines Domänenmodells sind, mit Hilfe einer Domänensprache erstellt, verwaltet und ausgeführt. Zur freien Konfi- gurierbarkeit von Maschinensteuerungskomponenten wird vorgeschlagen, eine Maschinensteuerungskomponente aus einer Menge von vorgegebenen Komponententypen auszuwählen und einer Maschinensteuerungskomponente eine zulässige Technologie aus einer Menge von Technologien zuzuweisen, wobei für jede Technologie eines Komponententypen eine Logik hinterlegt ist, welche die für die Maschinensteuerungskomponente und die Technologie erforderlichen Schnittstellen umfasst und definiert, um die Anschluss-Schnittstellen der Maschinensteuerungskomponente mit Ein- und Ausgängen von vorhandenen Anschlüssen der Produktionszelle zu verbinden.
Weiterhin sind im Stand der Technik Steckverbindermodularsysteme und dazu gehörige Steckverbindermodule bekannt.
Steckverbindermodularsysteme wurden beispielsweise in zahlreichen weiteren Druckschriften und Veröffentlichungen offenbart, auf Messen gezeigt und befinden sich insbesondere im industriellen Umfeld im Einsatz. Beispielsweise werden sie in den Druckschriften DE 10 2013 106 279 A1 , DE 10 2012 1 10 907 A1 , DE 10 2012 107 270 A1 , DE 20 2013 103 61 1 U1 , EP 2 510 590 A1 , EP 2 510 589 A1 , DE 20 201 1 050 643 U1 ,
EP 0 860 906 A2, DE 296 01 998 U1 , EP 1 353 412 A2 beschrieben.
Insbesondere sind aus der Druckschrift EP 0 860 906 B1 modulare Steckverbinder bekannt, die eine Mehrzahl verschiedener Steckverbindermodule aufnehmen können, und dadurch insbesondere im industriellen Umfeld sehr flexibel eingesetzt werden können.
Die Druckschrift DE 198 51 473 A1 geht aus von einem Verfahren zur Kodierung von mechanisch verbindbaren Teilen, wobei an den zu verbindenden Teilen elektrische Steckverbinder angeordnet sind, die beim Zusammenfügen der Teile miteinander kontaktieren. Darauf aufbauend wird vorgeschlagen, in einem der Steckverbinder eine Kodiereinrichtung vorzusehen und den anderen Steckverbinder mit einer elektronischen Schaltung zu verbinden, wobei beim Zusammenfügen der beiden Steckverbinder ein Signal der elektronischen Schaltung über den einen Steckverbinder zum anderen Steckverbinder übertragen und der
Kodiereinrichtung zugeleitet wird, und davon abhängig, ein Signal mittels der Kodiereinrichtung erzeugt, das an die elektronische Schaltung weitergeleitet wird, wobei durch das Signal in der elektronischen Schaltung ein Ausgangssignal generiert wird, und wobei das Ausgangssignal zur Erkennung des angefügten Teiles dient. Weiterhin wird offenbart, dass die Kodiereinrichtung elektronische Bauelemente enthält, die in einem Kodiermodul aufgenommen sind, das als quaderförmiges, gekapseltes Modulgehäuse ausgebildet und an seiner Unterseite mit elektrischen Anschlüssen versehen ist, die mit Kontaktstiften des Steckverbinders verbunden sind, und dass das Kodiermodul in den Steckverbinder eingefügt ist. Die Druckschrift US 6 177 860 B1 offenbart ein System zum Aufbauen und Zuordnen eines Computersystems unter Einsatz eines in einen Steckverbinder integrierten RFID-Tags.
Die Druckschrift DE 10 2009 051 546 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einer Vielzahl von Steuergeräten für Fluid-Regelkreise und ein Verfahren zum Betrieb von Steuergeräten für Fluid-Regelkreise in einem Netzwerk. Die Vorrichtung enthält eine Vielzahl von Steuergeräten, jeweils zum Steuern eines Ventils. Die Steuergeräte sind in einem Netzwerk vernetzt, in dem jedem Steuergerät eine eindeutige Adresse zugeordnet ist. In jedem Steuergerät ist ein erster Speicher zum Speichern für Regelparameter vorgesehen. Die Regelparameter dienen zum Regeln eines Fluidkrei- ses durch Steuern des Ventils. In jedem der Steuergeräte ist ein zweiter Speicher vorgesehen zum redundanten Speichern der Regelparameter eines der jeweils anderen Steuergeräte.
Die Druckschrift DE 10 2012 014 682 A1 offenbart ein Feldbussystem, umfassend wenigstens ein als Masterbaugruppe ausgebildetes Busmodul mit wenigstens einer Anschlusseinrichtung zum Anschluss an ein Netzwerk und mit wenigstens einem Anschluss zum Anschluss eines paramet- rierbaren IO-Link-Device, kommt eine als IO-Link-Device ausgebildete Datenspeichereinrichtung zum Einsatz, die an den wenigstens einen Anschluss zum Anschluss eines IO-Link-Device anschließbar ist und in der sämtliche Parameter der an die Masterbaugruppe angeschlossenen IO- Link-Devices gespeichert sind und von der Masterbaugruppe auslesbar sind.
Die Druckschrift DE 10 2005 049 483 A1 offenbart einen elektrischen Stecker zur Verbindung mit einem einen integrierten MikroController aufweisenden Sensor, mit einem Steckeranschluss zur Verbindung mit einer Schnittstelle des Sensors und mit einer elektronischen Schaltung. Mit dem erfindungsgemäßen Stecker können die Daten eines Sensors, insbeson- dere die Parameterdaten, dadurch auf einfache und kostengünstige Art außerhalb des Sensor gespiegelt werden, so dass diese jederzeit und möglichst vor Ort zur Verfügung stehen, dass die elektronische Schaltung einen Speicher zur Speicherung von Daten, insbesondere von Parameterdaten, und Kenndaten des Sensors und einen MikroController aufweist, wobei der Mikroprozessor die Schnittstelle des Sensors anspricht und in Abhängigkeit von den Kenndaten des Sensors entweder Daten, insbesondere Parameterdaten, über die Schnittstelle aus dem Sensor ausliest und im Speicher abspeichert oder im Speicher gespeicherte Daten, insbesondere Parameterdaten, aus dem Speicher ausliest und über die Schnittstelle in den Sensor überträgt.
Die Druckschrift DE 103 02 485 A1 offenbart ein Schaltmodul zur Anschal- tung eines Schaltgeräts an einen Feldbus, das über eine Feldbusschnittstelle zum Anschluss an den Feldbus und über eine Kommunikationsschnittstelle zum Anschluss des Schaltgeräts verfügt. Eine Kommunikation des Anschaltungsmoduls über den Feldbus ist auch dann möglich, wenn das Schaltgerät von der Kommunikationsschnittstelle getrennt ist.
Die Druckschrift WO 2009/024179 A1 bezieht sich u. a. auf ein Verfahren zum Parametrieren einer Schaltanlagenstation einer elektrischen Schaltanlage und zum Parametrieren von der Schaltanlagenstation zugeordneten Feldgeräten der elektrischen Schaltanlage, wobei bei dem Verfahren Parameter zum Parametrieren der Schaltanlagenstation und Parameter zum Parametrieren der Feldgeräte erzeugt werden. Dabei ist vorgesehen, dass ein Gemeinschaftsparametersatz generiert wird, aus dem sowohl ein die Funktionsweise der Schaltanlagenstation festlegender Stationsparametersatz als auch für jedes Feldgerät jeweils ein Feldgeräteparameter- satz extrahierbar ist, der Gemeinschaftsparametersatz in einem Kommunikationsnetzwerk allen daran angeschlossenen Feldgeräten zur Verfügung gestellt wird und jedes Feldgerät den zugehörigen Feldgerätepara- metersatz aus dem Gemeinschaftsparametersatz über das Kommunikati- onsnetzwerk extrahiert und sich gemäß dem extrahierten Feldgerätepa- rametersatz parametriert.
Die Druckschrift DE 203 17 678 U1 beschreibt ein Anschlussgehäuse zur steckbaren Verbindung elektronischer oder optische Datennetzleitungen, gebildet aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäusedeckel, insbesondere als Wanddurchführungsgehäuse ausgebildetes Anschlussgehäuse zur Installation auf einer Montagewand, wobei das Gehäuseunterteil eine Rückwand aufweist, an der Steckanschlüsse und Klemmanschlüsse angeordnet sind, wobei das Gehäuseunterteil mindestens einen Steckver- binderanschluss aufweist, und wobei auf dem Gehäusedeckel ein Diagnosefeld vorgesehen ist.
Die Druckschrift EP 1 353 412 A2 schlägt für die elektrische Verbindung einer zumindest teilweise dezentral ausgelegte Anlagen- oder Maschinensteuerung vor, einen modular aufgebauten Steckverbinder, bei dem in einem aus zwei Hälften aufklappbaren Halterahmen unterschiedliche und auswechelbare Module einfügbar sind, mindestens ein als umschlossenes Gehäuse ausgebildetes Modul einzusetzen, in dem entsprechende Schaltmittel vorgesehen sind, die eine Signalveränderung für weitere Steuerungsaufgaben generieren können.
Insbesondere offenbart die Druckschrift DE 202 19 875 U1 einen modula- ren Steckverbinder mit zwei zusammensteckbaren Steckerteilen, welche jeweils einen Halterahmen aufweisen, in welche wechselbare Module einsteckbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Module des ersten Steckverbinderteils vorzugsweise auf seiner im zusammengesteckten Zustand des Steckverbinders vom korrespondierenden Steckverbinderteil abgewandten Seite, einen Steckanschluss aufweist, das ein Elektronikmodul mit einer Elektronikschaltung aufweist, auf der applikationsspezifische Parameter abspeicherbar sind, welche über das zugeordnete Modul aus dem Elektronikmodul auslesbar sind. Weiter- hin wird offenbart, dass der Steckanschluss des Moduls ein USB- Anschluss ist. In diesem Zusammenhang wird weiterhin erwähnt, dass derartige Elektronikmodule, z. B. mit USB-Anschluss an sich bekannt und für Computer kostengünstig als Zubehör in Speichergrößen von 128 Byte bis zu derzeit 3Gbyte erhältlich sind.
Nachteilig in diesem Stand der Technik ist, dass bei Veränderungen eines Produktionsprozesses, bei dem z. B. eine oder mehrere Maschinen ausgetauscht oder verändert werden, eine zentrale Ablaufsteuerung, z. B. in einem zentralen Prozessrechner, manuell geändert werden muss. Häufig müssen dabei auch entsprechend Normen und/oder Formate zur Ansteue- rung der Maschinen oder zumindest einer ihrer Komponenten angepasst werden. Derartige Veränderungen sind also mit manuellem Aufwand verbunden, und bergen neben unerwünschten zeitlichen Verzögerungen auch die Gefahr menschlicher Fehler.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen, beim Aufbau oder bei der Veränderung eines Produktionsprozesses entstehenden manuellen Konfigurations- und/oder Programmieraufwand zu verringern und eine dezentrale Aufgabenverteilung zu erleichtern.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch die dazugehörige mechanische Handhabbarkeit zu verbessern und weiterhin eine kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, bestehende Maschinen für einen solchen Produktionsprozess nachzurüsten.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren dient zur Steuerung und/oder Versorgung mindestens einer
Maschine über ein Netzwerk, wobei
spezifische Daten über die Maschine und/oder über Komponenten der Maschine erzeugt und/oder zusammengestellt werden; die Daten in ein für das Netzwerk lesbares Format gebracht werden;
die Daten in einem Speicherbaustein eines zur Maschine gehörenden Moduls gespeichert werden.
Die Aufgabe wird weiterhin mit einem Netzwerk der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
Ein solches Netzwerk weist mindestens ein Datenmodul als Speicherknoten und mindestens ein Rechenmodul als Rechenknoten auf.
Die Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Vorrichtungsanspruchs 12 gelöst.
Weiterhin wird die Aufgabe mit einem System der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des unabhängigen Nebenanspruchs 19 gelöst
Weiterhin wird die Aufgabe durch eine übergeordnete Maschine der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Nebenanspruchs 24 gelöst.
Die Vorrichtung dient ebenfalls zur Durchführung des Verfahrens und weist zumindest ein Rechen- und/oder ein Datenmodul auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei der Erfindung handelt es sich in einem ersten Aspekt um ein Verfahren zur Steuerung und/oder Versorgung mindestens einer, insbesondere mehrerer Maschinen. Die jeweilige Maschine erfüllt dabei die Funktion einer sogenannten„Produktionsinsel" als Bestandteil einer Produktionsanlage, wobei die gesamte Produktionsanlage von dem Netzwerk gesteuert wird.
Bevorzugt erfolgt diese Steuerung mittels einer dezentralen Daten- und/oder Rechenstruktur und mittels der besagten Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die dezentrale DatenVRechenstruktur ermöglicht, dass die jeweilige Maschine Daten aufweisen kann, die zu ihrem Betrieb im Netzwerk notwendig oder zumindest hilfreich sind, wobei diese Daten insbesondere in einer für das Netzwerk aufbereiteten Form im Speicherbaustein der Maschine vorliegen. Dazu können diese Daten zuvor manuell generiert und/oder aus einem Speicher der Maschine und/oder dazugehörigen Komponenten oder auch aus einer weiteren Quelle, beispielsweise von Internetseiten der Hersteller der Komponenten, gelesen und aufbereitet werden. Die Aufbereitung kann beispielsweise darin bestehen, die Daten in ein für das Netzwerk lesbares Format zu bringen.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die jeweilige Maschine mehrere Komponenten, beispielsweise Roboterarme, Sensoren, Kameras, etc. aufweist, denn die im Speicherbaustein gespeicherten Daten können dann beispielsweise Protokolle zum Ansteuern der einzelnen Komponenten beinhalten.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die zum Betrieb einzelner Maschinen und/oder ihrer Komponenten notwendigen Daten im Netzwerk dezentral in netzwerkfähigen Speichermedien abgelegt sind, wobei die Speichermedien vorteilhafterweise mechanisch mit der jeweiligen Maschine und/oder deren Komponente verbunden sind. Dadurch ist gewährleis- tet, dass die spezifischen Daten auch bei einem Ausbau und beispielsweise einer Verlagerung der Maschine in ein anderes Netzwerk mit dieser Maschine verbunden bleiben, also auch dem neuen Netzwerk zur Verfügung stehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn für solche Netzwerke ein gemeinsamer datentechnischer Standard existiert, weil dies den manuellen Konfigurationsaufwand reduziert, der entsteht, wenn die Maschinen zwischen verschiedenen Netzwerken ausgetauscht werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die spezifischen Daten eines Moduls die Identifikation und/oder Fähigkeiten der dazugehörigen Maschine betreffen, weil dadurch diese Daten mit der entsprechenden Maschine verbunden sind. Dadurch können diese Daten auch bei Verwendung der Maschine in einem anderen Netzwerk von diesem gelesen werden.
Insbesondere können die spezifischen Daten auch die Vorgeschichte der Maschine, z. B. deren Betriebsdauer und Wartungsintervalle, betreffen. Dies hat den Vorteil, dass diese Daten im entsprechenden Netzwerk vorliegen und die Maschine regelmäßig gewartet werden kann.
Den Speicherbaustein in ein solches Steckverbindermodul zu integrieren ist besonders vorteilhaft, weil die in dem Speicherbaustein abgelegten Daten Informationen über den modularen Aufbau und weiterhin über die Belegung des Steckverbinders aufweisen können. Insbesondere können sie z. B. Maximalwerte für Spannung, Strom, Luftdruck, etc. für die einzelnen Module und/oder für die einzelnen Pins der weiteren Module beinhalten. Auf diese Weise können gefährliche Fehlebelegungen und/oder Überspannungen verhindert werden. Auch können die Daten Informationen über digitale Datenformate der einzelnen Module und/oder ihrer einzelnen Anschlüsse beinhalten.
Vorteilhafterweise können diese Daten auch digitale Handbücher zur entsprechenden Maschine beinhalten. Ein solcher dezentraler Speicherbaustein kann aus Netzwerksicht als „Speicherknoten" bezeichnet werden.
Somit ist es besonders vorteilhaft, wenn im Netzwerk mindestens ein Datenmodul und/oder mindestens ein Rechenmodul einer Maschine zugeordnet ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Daten- und/oder Rechenmodule des Netzwerks in Form von Steckverbindermodulen ausgeführt sind, weil sich dann über ein gemeinsames Kabel mit einem einzigen Steckverbinder sowohl deren Daten als auch Versorgungsströme, z. B. für die ggf. angeschlossene Maschine, sowie eine Vielzahl weiterer Signale übertragen lassen.
Ein Datenmodul besitzt vorteilhafterweise ein Speichermedium für Daten und einen Netzwerkanschluss.
Ein Rechenmodul umfasst zusätzlich zu einem Speichermedium und einem Netzwerkanschluss vorteilhafterweise auch einen Prozessor, wobei der Prozessor dazu dient, über ein Netzwerk Daten von den Datenmodulen anderer Module abzufragen. Somit ist das Rechenmodul aufwendiger und teurer als ein Datenmodul, besitzt aber auch einen größeren Funktionsumfang. Eine geeignete Kombination von Daten- und Rechenmodulen kann somit vorteilhafterweise eine leitungsfähige und gleichzeitig preiswerte Variante darstellen.
Eine besonders kostengünstige Variante kann weiterhin darin bestehen, dass das Rechenmodul zusätzlich zum Netzwerkanschluss mindestens einen weiteren Port zur Steuerung weiterer Komponenten der jeweiligen Maschine aufweist, weil das Rechenmodul die Komponenten dann direkt steuern kann. Vorteilhafterweise kann der Speicherbaustein in ein Steckverbindermodul integriert sein, wobei das Steckverbindermodul Bestandteil eines modula- ren Steckverbindersystems ist, so dass es sich dabei also um ein als Steckverbindermodul ausgeführtes Datenmodul handelt. Dazu kann ein Steckverbinder ein Gehäuse aufweisen, das beispielsweise einen Modulrahmen beinhaltet. In diesen Modulrahmen sind üblicherweise mehrere verschiedene Steckverbindermodule mit unterschiedlichen Steckgesichtern und Kontakten einsetzbar und darin fixierbar, so dass über den Steckverbinder verschiedene digitale und analoge, optische, elektrische sowie auch pneumatische Signale sowie Energieversorgungsströme übertragbar sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein Speicherbaustein auch um eine aktive Komponente, aufweisend beispielsweise einen Mikroprozessor, erweitert werden. Diese aktive Komponente besitzt weiterhin ein lokal im Speicherbaustein und/oder in einem Speicher des Mikroprozessors gespeichertes Programm. Somit kann die aktive Komponente Rechenoperationen und möglicherweise auch weitere Programme ausführen, und wird daher im Netzwerk als„Rechenknoten" bezeichnet. Die aktive Komponente ermöglicht es dem Rechenknoten, die Daten eines Speicherbausteins eines andere Daten- und/oder Rechenknotens, oder auch irgendeiner andere Baugruppen, wie z. B. Sensoren oder andere Komponenten, abzufragen. Ein solcher Rechenknoten kann zusätzlich zu seiner stecksei- tigen Netzwerkverbindung auch kabelanschlussseitig mit den Daten- und/oder Rechenknoten dieser weiteren Komponenten der Maschine, insbesondere über einen sogenannten„Datenswitch", in bidirektionalem Datenaustausch stehen.
Die Verwendung von Rechen- und Datenknoten innerhalb eines Netzwerks ist besonders vorteilhaft, weil auf diese Weise die Rechenknoten mit den Daten- und/oder auch mit weiteren Rechenknotenüber das Netzwerk in bidirektionalem Datenaustausch stehen und sich so gegenseitig in ihrer Funktion ergänzen können.
Beispielsweise kann eine Maschine intern oder extern einen solchen Daten- und/oder Rechenknoten aufweisen. Dieser Daten- und/oder Rechenknoten kann bevorzugt mechanisch an der Maschine fixiert sein. Beispielsweise kann die Maschine einen fest daran angebauten Steckverbinder besitzen, der beispielsweise mit einem Flansch eines dazugehörigen Anbaugehäuses an ein Gehäuse der Maschine geschraubt ist. Insbesondere kann der Steckverbinder ein Modularsystem beinhalten. Zumindest eines der Module kann dann den Daten- und/oder Rechenknoten aufweisen. Dieses Modul kann so ausgeführt sein, dass es lediglich Steckseitig mit dem Netzwerk kommuniziert, beispielsweise, im Falle eines Datenknotens zum Zweck der Identifikation und ggf. zur Speicherung von Daten. Handelt es sich dagegen um einen Rechenknoten, so kann dieser über das Netzwerk auf die Daten und/oder Funktionen anderer Daten- und/oder Rechenknoten zugreifen. Dazu muss das entsprechende Modul lediglich steckseitig eine entsprechende Netzverbindung besitzen.
Bei dem Datenswitch des erfindungsgemäßen Steckermoduls handelt es sich vorzugsweise um einen Ethernetswitch. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Datenswitch um einen sogenannten„unmanaged indust- rial Ethernet Switch".
Ein Datenswitch ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Es handelt sich dabei insbesondere um eine Komponente mit mehreren Datenanschlüssen, welche über die Datenanschlüsse empfangene Daten gemäß einer vorgegebenen Adressierung ihren jeweils dafür vorgesehenen Datenanschlüssen zuweist.
Die Daten können bei all diesen Datenübertragungsvorgängen sowohl als sogenannte„Push"-Daten als auch als sogenannte„Pull"-Daten von ir- gendeinem Rechen- und/oder Datenknoten des Netzwerks an einen anderen Rechen- und/oder Datenknoten oder an das Netzwerk, also z. B. an einen zum Netzwerk gehörenden Server, gesendet oder von diesen angefordert werden.
Somit können im Netzwerk auch Rechenknoten mehrerer verschiedener Maschinen miteinander in bidirektionalem Datenaustausch stehen. Dies ist von besonderem Vorteil, weil dadurch auch die Fähigkeiten eines Rechenknotens durch einen anderen Rechenknoten genutzt werden können.
In einer bevorzugten Ausführung kann die Maschine mindestens ein Datenmodul als Datenknoten besitzen, das in Form eines Steckverbindermoduls in dem besagten Modularsystem des Steckverbinders angeordnet ist. Insbesondere kann der Steckverbinder ein Anbaugehäuse aufweisen, das beispielsweise mit einem Flansch an die Maschine, z. B. an ein Gehäuse der Maschine, geschraubt sein kann.
In einer anderen Ausgestaltung kann der Daten- und/oder Rechenknoten in einem separaten, insbesondere geschlossenen, Gehäuse angeordnet sein. Das separate Gehäuse kann vorteilhafterweise an der Maschine befestigt sein und eine Schnittstelle zum Datennetz aufweisen, über welche der Daten und/oder Rechenknoten mit dem Netzwerk in Verbindung steht. Weiterhin kann er in einer bevorzugten Ausführung über eine externe Datenleitung z. B. über den besagten Steckverbinder und insbesondere über einen Datenswitch mit den Komponenten der dazugehörigen Maschine kommunizieren.
Es ist einerseits vorteilhaft, wenn das jeweilige Gehäuse mechanisch an der Maschine befestigt ist, weil dadurch der zur Maschine gehörende Rechen- und/oder Datenknoten bei einem Entfernen der Maschine aus dem Netzwerk mit der Maschine mitgeführt und bei einer Integration der Ma- schine in ein neues Netzwerk automatisch in das neue Netzwerk integriert wird.
Andererseits kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Rechenmodul im Netzwerk existiert, das keiner Maschine zugeordnet ist, weil dieses Rechenmodul dann für das Netzwerk Datenverarbeitungsaufgaben übernehmen und insbesondere als Server eingesetzt werden kann. Ein solches Modul kann auch ein eigenes Gehäuse aufweisen, muss also nicht zwangsläufig als Steckverbindermodul ausgebildet sein.
Die Rechen- und/oder Datenmodule können sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung aktiv, z. B. mit einer sogenannten„Hello"-Nachricht, im Netzwerk anmelden. Alternativ dazu können sie auch vom Netzwerk abgefragt werden. Insbesondere können diese Knoten aktiv oder passiv die Fähigkeiten der dazugehörigen Maschinen / Komponenten kommunizieren. Dadurch wird insbesondere auch eine dezentrale Aufgabenverteilung ermöglicht.
Die Rechenknoten können sich somit gegenseitig automatisch erkennen, gegenseitig Informationen über ihre Fähigkeiten austauschen und untereinander entsprechend ihrer Fähigkeiten bestimmte Aufgaben verteilen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung können die Rechenknoten des Netzwerks dezentral komplexe Vorgänge realisieren, z. B. Mess- und Regelungsvorgänge durchführen, auswerten und möglicherweise sogar dezentral entsprechende Entscheidungen gemäß in ihrem Speicher abgelegter Programmanweisungen treffen.
Wenn sich das jeweilige Modul, insbesondere das Rechen- und/oder Datenmodul aktiv im Netzwerk anmeldet, hat dies den Vorteil, dass es nach seinem Anschließen schnell erkannt wird. Meldet es sich passiv an, d. h. wird er regelmäßig abgefragt, so erleichtert dies die Verwaltung durch ei- nen optionalen Server, wobei dieser Server auch in einem Rechenknoten bestehen kann, welcher insbesondere keiner Maschine zugeordnet ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das das Modul den Inhalt zumindest einiger der spezifischen Daten, z. B. die Fähigkeiten der dazugehörigen Maschine, über das Netzwerk kommuniziert, weil dadurch andere Rechenknoten auf die zum Modul gehörende Maschine zugreifen können.
Die Verwendung von Rechen- und Datenmodulen hat gegenüber der ausschließlichen Verwendung von Rechenknoten den Vorteil einer Kostenersparnis. Zur reinen Kommunikation der Fähigkeiten und Eigenschaften der Maschine an das Netzwerk ist ein Datenknoten ausreichend. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn das Netzwerk mindestens ein Datenmodul als Speicherknoten und mindestens ein Rechenmodul als Rechenknoten aufweist. Dazu ist es weiterhin vorteilhaft, wenn sowohl Rechen- als auch Datenmodule, insbesondere im gleichen Format, z. B. Datenformat, aber auch mechanisch im gleichen Steckverbindermodulformat, d. h. auch mechanisch passend zum gleichen Modularsystem für Steckverbinder, existieren und insbesondere von einem Anbieter, z. B. als Paket, angeboten werden. Dies erleichtert insbesondere dem Kunden die Installation und reduziert den finanziellen Aufwand bei dem Aufbau des Netzwerks.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Modul die Anwesenheit mindestens eines anderen derartigen Moduls im Netzwerk, z. B. über dessen IP- Adresse, registriert. Insbesondere können sich mehr als zwei derartige Module bei einander anmelden und einander gegenseitig registrieren. Dies hat den Vorteil, dass die Module das Netzwerk dezentral und somit idealerweise sogar ohne Server automatisch aufbauen können.
Alternativ dazu können, je nach Anwendung, derartige Module mit einer fest konfigurierten Gegenstelle, beispielsweise einem Server und/oder ei- nem Dienst, eine Punkt zu Punkt Verbindung aufbauen, und so das Netzwerk zentral aufbauen.
Ein Rechenknoten kann insbesondere Folgendes aufweisen:
Mittel zum Anfordern von Daten aus dem Netzwerk; Mittel zum Verarbeiten dieser Daten;
Mittel zum Senden der verarbeiteten Daten oder daraus gewonnener Ergebnisse in das Netzwerk.
Dies hat den Vorteil, dass der Rechenknoten auch ohne einer bestimmten Maschine zugeordnet zu sein, eine sinnvolle Funktion im Netzwerk einnehmen kann, beispielsweise kann er Daten ändern, Maschinen und/oder ihre Komponenten steuern und, allgemein formuliert, Programme ausführen, und kann somit alleine oder im Verbund mit weiteren dezentralen Rechenknoten z. B. als Prozessrechner eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise ermöglichen solch dezentrale Strukturen des Netzwerks, dass mindestens ein Rechenknoten spezifische Daten von mindestens einem anderen Rechenknoten und/oder einem Datenknoten abfragt. Insbesondere kann mindestens der Rechenknoten Mittel zur Steuerung weiterer Komponenten der betreffenden Maschine, auf welche die abgefragten Daten bezogen sind, aufweisen. Weiterhin kann der Rechenknoten einen anderen Rechenknoten steuern. Dies ist von besonderem Vorteil, weil dem Rechenknoten dadurch gegebenenfalls der Zugriff auf die entsprechenden Komponenten der Maschine des anderen Rechenknotens ermöglicht wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zumindest ein Daten- und/oder ein Rechenmodul auf. Insbesondere kann die Vorrichtung auch einen Datenswitch besitzen, über den der Rechenknoten mit den weiteren Komponenten der Maschine in bidirektionalem Datenaustausch steht um diese zu steuern und/oder Daten von ihnen abzufragen, z. B. Messdaten.
Besonders vorteilhaft ist es allerdings für viele Anwendungen auch, wenn die Vorrichtung den oben bereits erwähnten Datenswitch umfasst, der einerseits an den besagten weiteren Port des Rechenmoduls angeschlossen ist, und der andererseits mehrere Ports zum Anschluss an die weiteren Komponenten aufweist. Insbesondere ist es besonders vorteilhaft, wenn der Datenswitch in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt und insbesondere mit den anderen Modulen mechanisch kompatibel ist, also beispielsweise mit demselben Steckverbindermodularsystem verwendbar ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung einen Steckverbinder mit einem Modularsystem und einem Rechenmodul und/oder einem Datenmodul und/oder einem Datenswitch umfasst, wobei das Rechenmodul und/oder das Datenmodul und/oder der Datenswitch jeweils in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt und in dem Modularsystem mechanisch fixiert sind, weil dadurch eine für die jeweilige Anwendung besonders kostengünstige und leistungsfähige Kombination dieser Module ermöglicht wird.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass der Datenswitch in Form eines Steckverbindermoduls ausgebildet ist, weil dieser dann in einem Anbaugehäuse, welches ein integriertes Modularsystem aufweist, an einem Schaltschrank angebracht sein kann und damit Verkabelungsaufwand einspart und von einer im Schaltschrank angeordneten Hutschiene fernhält.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht das Modul aus einem System, gebildet aus zwei steckseitig mit einander verbindbaren Teil- Modulen, nämlich aus einem Socket-Modul und einem Plug-Modul. Die Funktion des Socket-Moduls kann im Wesentlichen als busspezifisches Interface für steckseitig daran anzuschließende Plug-Module verstanden werden. Kabelanschlusseitig besitzt das Socket-Modul die Möglichkeit, ein Bussystem sowie eine externe Spannungsversorgung anzuschließen, wobei das Socket-Modul entsprechend der Erfordernisse des jeweiligen Bussystems ausgestaltet ist. Handelt es sich bei dem Bussystem um einen CAN-Bus, so ist das Socket-Modul CAN-Bus-spezifisch ausgestaltet; handelt es sich dagegen um einen Profinet-Bus, so ist das Socket-Modul entsprechend der Profinet-Spezifikation ausgeführt; verwendet der Maschienenbus das I/O-Link-Protokoll, so ist das Socket- Modul gemäß dem I/O-Link-Standard ausgestaltet, etc.
Weiterhin besitzt das Socket-Modul ein Netzteil zur Spannungswandlung von einer Maschinenspannung von z. B. 24 V, die es kabelanschlussseitig über die externe Spannungsversorgung erhält, in eine Elektronikspannung von z. B. 3,3 V, um diese steckseitig an das Plug-Modul weiter zu geben. Außerdem besitzt das Socket-Modul einen nichtflüchtigen Datenspeicher, insbesondere ein EEPROM, zu einer Identifizierung des jeweiligen Bussystems gegenüber dem Plug-Modul, wobei dieser Vorgang im Folgenden noch näher beschrieben wird. Da das Socket-Modul gegenüber dem Plug- Modul auch dessen Elektronik-Spannungsversorgung übernimmt, besitzt es steckseitig aus Gründen der elektrischen Sicherheit vorteilhafterweise Buchsenkontakte, ist also steckseitig„weiblich" ausgebildet.
Das Plug-Modul weist zu diesen Buchsenkontakten passende Stiftkontakte auf und besitzt einen steckseitig von der Elektronik- Spannungsversorgung gespeisten Mikroprozessor mit einem Datenspeicher. Bevorzugt besitzt dieser Mikroprozessor ein Betriebssystem und bestimmte in seinem Datenspeicher abgelegte Applikationen, insbesondere eine Applikation zur Initialisierung des Kommunikationsprotokolls (z. B. SNMP, CANopen, PROFINET, etc.) Das Plug-Modul kann alternativ oder ergänzend auch für weitere Applikationen z. B. als Datenspeicher und/oder als Rechenmodul, genutzt werden.
Im Folgenden wird zur Erläuterung der Arbeitsweise des Plug- und des Socket-Moduls als weitere vorteilhafte Ausgestaltung eine übergeordnete Maschine, beispielsweise eine Druckmaschine, beschrieben, die mehrere untergeordnete Maschinen, beispielsweise Werkzeugmodule, besitzt.
Die übergeordnete Maschine besitzt weiterhin eine Maschinensteuerung und einen daran angeschlossenen Maschinenbus mit mehreren kabelan- schlussseitig daran angeschlossenen Maschinenbus-Steckverbindern, die bevorzugt ein Modularsystem aufweisen. In jedem dieser Maschinenbus- Steckverbinder ist zumindest ein Socket-Modul angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Socket-Modul in Form eines entsprechenden Steckverbindermoduls ausgeführt und so in dem Modularsystem des jeweiligen Maschinenbus-Steckverbinders angeordnet und mechanisch fixiert. Das Socket-Modul ist in seinen busspezifischen Eigenschaften an den Maschinenbus angepasst. Handelt es sich bei dem Maschinenbus um einen CAN-Bus, wird beispielsweise also ein CAN-busspezifisches Socket- Modul verwendet. Handelt es sich dagegen um einen Profinet-Bus, so findet ein profinetbusspezifisches Socket-Modul Verwendung. Verwendet der Maschienenbus das I/O-Link-Protokoll, so ist das Socket-Modul gemäß dem I/O-Link-Standard ausgestaltet, etc. Das Socket-Modul besitzt weiterhin einen Datenspeicher, insbesondere in Form eines EEPROMs, in welchem eine entsprechende Information, nämlich eine Bezeichnung des Protokolls des jeweiligen Maschinenbusses, das im Folgenden als„Ma- schinenbusprotokoll" bezeichnet wird, abgelegt ist. Außerdem besitzt das Socket-Modul einen speziellen Datenanschluss, über den es in der Lage ist, diese Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls steckseitig an einen gegebenenfalls daran angeschlossenen Gegensteckverbinder zu übertragen, d. h., diese Bezeichnung kann von dem Gegensteckverbinder gelesen werden. Dazu verwendet dieser spezielle Datenanschluss ein vorgegebenes Format, das von dem vorgenannten Maschinenbusprotokoll abweichen kann. Beispielsweise handelt es sich bei diesem vorgegebenen Format um das sogenannte„l2C" (Inter-Integrated Circuit)-Busprotokoll und bei dem Maschinenbus beispielsweise um einen CAN-Bus. Dementsprechend wird ein Socket-Modul verwendet, das an die Anforderungen des CAN-Busses an- gepasst ist und in dessen nichtflüchtigem Speicher die entsprechende Bezeichnung, beinhaltend z. B. die Informationen„CAN-Bus" o. ä., abgelegt ist. Diese Bezeichnung wird von dem Gegensteckverbinder dann über den speziellen Datenanschluss im l2C-Format gelesen, so dass sich der Gegensteckverbinder darauf einstellen kann, z. B. gemäß des CANopen- Standards über das Socket-Modul und über den Maschinenbus mit der Maschinensteuerung zu kommunizieren. Der Gegensteckverbinder braucht also nicht ausschließlich gemäß dem Standard des Maschinenbusses ausgestaltet zu sein, da er die Fähigkeit besitzt, sich dem entsprechenden Maschinenbusprotokoll anzupassen und alle weiteren busspezifischen Eigenschaften vom Socket-Modul entsprechend angepasst werden.
In einer möglichen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Maschinenbus um einen CAN-Bus. Dann passt sich das Plug-Modul des Gegensteckverbinders mittels der entsprechenden Bezeichnung aus dem nichtflüchtigen Datenspeicher des Socket-Moduls dem CAN-Standard an. Die Kommunikation zwischen dem Gegensteckverbinder und der Maschinensteuerung kann dann im CANopen-Standard über den Maschinenbus stattfinden.
In anderen Ausgestaltungen könnte der Maschinenbus aber auch einem anderen Format, beispielsweise dem Ethernet-, Profinet oder dem l/O- Link- Format, entsprechen. Dann könnte der Gegensteckverbinder in der oben beschriebenen Weise die entsprechende Bezeichnung erfahren und sich darauf einstellen, damit die weitere Kommunikation mit der Maschi- nensteuerung jeweils über das Ethernet-IP-Protokoll oder das Profinet- Protokoll oder über das I/O-Link-Protokoll stattfinden kann.
Auch braucht das vorgegebene Format nicht unbedingt das l2C-Bus- Protokoll zu sein; es kann sich alternativ dazu auch um ein anderes Format handeln, beispielsweise oder um das sogenannte„USB" (Universal Serial Bus)-Protokoll. Ein einziges vorgegebenes Format sollte allerdings aus Kompatibilitätsgründen für alle verwendeten Plug- und Socket-Module verbindlich festgelegt sein.
Wie bereits erwähnt, besitzt die übergeordnete Maschine, insbesondere die Druckmaschine, untergeordnete Maschinen. Bei diesen untergeordneten Maschinen handelt es sich bevorzugt um Werkzeugmodule. Beispielsweise kann es sich dabei um ein Druckmodul, ein Schneidemodul, ein Klebemodul, ein Faltmodul sowie ggf. um weitere Werkzeugmodule handeln. Weiterhin können auch ein oder mehrere leere Steckschächte existieren, die dafür vorgesehen sind, eine oder mehrere weitere untergeordnete Maschinen bei Bedarf einfügen zu können.
Jede der untergeordneten Maschinen weist einen solchen Gegensteckverbinder zu jeweils einem der Maschinenbus-Steckverbinder auf, um mit diesem verbunden zu werden. Diese Gegensteckverbinder können jeweils ein Modularsystem besitzen. In jedem der Gegensteckverbinder ist zumindest ein Plug-Modul angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Plug-Modul in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt, denn dann können sie vorteilhafterweise zusammen mit weiteren Steckverbindermodulen, z. B. zusammen mit Energie- und/oder Pneumatischen Modulen, etc., mechanisch in dem Modularsystem des jeweiligen Gegensteckverbinders austauschbar fixiert sein.
Insbesondere weist auch das Plug-Modul einen speziellen Datenan- schluss, beispielsweise in Form eines speziellen Pinkontaktes auf, der dafür vorgesehen ist, mit dem speziellen Datenanschluss des Socket- Moduls über das besagte vorgegebene Format, also wie zuvor beschrieben z. B. I2C oder USB, zu kommunizieren, um so die Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls zu erfahren. Der Mikroprozessor, der selbstverständlich einen Datenspeicher, insbesondere einen kombinierten Pro- gramm-/Datenspeicher, aufweist, kann mittels der Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls aus einer Menge von im Datenspeicher abgelegten Protokollen ein geeignetes Protokoll auswählen, um damit über den Maschinenbus mit der Maschinensteuerung zu kommunizieren. Auf diese Weise wird ein hohes Maß an Kompatibilität des Gegensteckverbinders mit vielen verschiedenen Bussystemen erreicht. Somit ist die untergeordnete Maschine in einer Vielzahl verschiedener übergeordneter Maschinen ohne weiteren manuellen Aufwand einsetzbar. Dabei ist es selbstverständlich von besonderem Vorteil, dass die Anpassung des Plug-Moduls an das Maschinenbusprotokoll automatisch durchgeführt wird.
Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass zwar das Socket- Modul in seiner Bauform und seiner Funktion den spezifischen Eigenschaften der übergeordneten Maschine Rechnung trägt, nicht aber das Plug-Modul, das sich, wie zuvor beschrieben, lediglich bei der Auswahl eines geeigneten Busprotokolls an die Eigenschaften des Maschinenbusses der übergeordnete Maschine anzupassen braucht. Mit der Kombination aus dem busspezifischen Socket-Modul und dem„intelligenten" Plug- Modul, weist die übergeordnete Maschine also ein sehr flexibles Interface auf, das vorteilhafterweise die Verwendung untergeordneter Maschinen in sehr unterschiedlichen Umgebungen gestattet.
Zusätzlich zu der Kenntnis verschiedener Busprotokolle und der Fähigkeit, ein geeignetes Protokoll daraus auszuwählen, besitzt das jeweilige Plug- Modul bevorzugt spezifische Informationen über die jeweilige untergeordnete Maschine, insbesondere das jeweilige Werkzeugmodul. Diese Informationen sind in Form spezifischer Daten im Datenspeicher des Plug- Moduls abgelegt. Bei diesen Daten kann es sich beispielsweise um sogenannte„Teach-In"-Daten handeln, bei denen zu bestimmten internen Vorgängen des Werkzeugmoduls gehörende Positionen und Bewegungen zunächst einmalig manuell, z. B. in Form von Roboterbewegungen per Fernsteuerung an geometrische Gegebenheiten angepasst und dann im Plug-Modul als Bestandteil eines festgelegten Arbeitsablaufs gespeichert werden. Es kann sich alternativ oder ergänzend aber auch um für das jeweilige Werkzeugmodul spezifische Laufdaten, insbesondere um Verbrauchsdaten, beispielsweise in einem Druckmodul über den Verbrauch von und/oder den verbliebenen Vorrat an Farbe, handeln. Alternativ oder ergänzend können die Daten die Laufzeit von Verschleißteilen betreffen und/oder es kann sich um Daten bezüglich deren geometrischer Abmessungen, z. B. deren Abrieb, handeln, wobei diese Daten sich in der Regel auf die Vergangenheit beziehen und z. B. während laufender Prozesse, beispielsweise aus Messungen gewonnen wurden. Alternativ oder ergänzend kann es sich dabei aber auch um sogenannte„Predictive Mainte- nance"-Daten, d. h. um Daten zur vorausschauenden Wartung, handeln.
Dadurch können einzelne untergeordnete Maschinen, z. B. nach einer gewissen Betriebszeit und/oder gemäß ein einem bestimmten Verschleißzustand, etc. aus der übergeordneten Maschine entfernt und für eine unbestimmte Zeit, z. B. in einer Lagerhalle, gelagert werden, ohne dass die entsprechenden im dazugehörigen Plug-Modul gespeicherten Daten verloren gehen. Beim Einbau einer oder mehrerer dieser untergeordneten Maschinen in eine andere übergeordnete Maschine können diese Daten von der jeweiligen untergeordneten Maschine„mitgenommen" werden. Vorteilhafterweise werden sie dann an die Maschinensteuerung der anderen übergeordneten Maschine, in welche sie eingebaut werden, übertragen. Somit erfährt diese andere übergeordnete Maschine diese spezifischen Daten, also z. B. den Verschleißzustand, die Betriebszeit und/oder die verbliebene Menge der Farbe, etc. des entsprechenden Werkzeugmoduls. Weiterhin können auch modulspezifische Prozessdaten im jeweiligen Plug-Modul gespeichert sein, beispielsweise Schnittmuster im Plug-Modul des Schneidemoduls und/oder Faltmuster im Plug-Modul des Faltmoduls, etc. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die entsprechenden untergeordneten Maschinen, insbesondere Werkzeugmodule, in Verbindung mit diesen spezifischen Prozessdaten speziell für bestimmte Aufgaben konzipiert sind.
Insbesondere können so auch bestimmte Fähigkeiten auf diese Weise insbesondere sogar aktiv von der untergeordneten Maschine an die Maschinensteuerung übertragen werden, beispielsweise„ich bin ein Schneidemodul und kann folgende Formen schneiden ..." und/oder„ich bin ein Faltmodul und kann folgende Formen falten...", so dass die Maschinensteuerung aus einer Kombination dieser Informationen ständig ein Fähigkeitsprofil der gesamten übergeordneten Maschine bestimmen und gegebenenfalls an eine nächsthöhere Hierarchieebene weiterleiten kann.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Netzwerk mit einem Server und zwei Maschinen;
Fig. 2 ein Netzwerk mit einem Server und drei Maschinen;
Fig. 3 eine in das Netzwerk eingebundene Maschine mit einem
Datenswitch und mehreren Komponenten;
Fig. 4 ein Netzwerk mit einem integrierten Internetanschluss
einem zentralen Prozessrechner; eine Ausführungsform eines Daten- oder Rechenmoduls; eine erste Ausführungsform eines Switchmoduls; eine zweite Ausführungsform des Switchmoduls; eine Ausführungsform eines dem Stand der Technik entsprechenden Steckverbindermodularsystems; eine schematische Darstellung einer Verkabelung eines Rechenmoduls und eines Switchmoduls in einem Steckverbindermodularsystem; eine schematische Darstellung einer übergeordneten Maschine umfassend eine Maschinensteuerung und über einen Maschinenbus daran anzuschließende untergeordnete Maschinen;
Fig.10a, b den Maschinenbus mit einem daran angeschlossenen
Bussteckverbinder und einem damit zu verbindenden Gegensteckverbinder.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die Fig. 1 zeigt ein Netzwerk mit einem Server 5 und zwei Maschinen 1 , 1 ', nämlich eine erste Maschine 1 und eine zweite Maschine 1 '. Die erste Maschine besitzt als erste Komponente 1 1 einen Stromsensor. Weiterhin besitzt die erste Maschine 1 einen an ihr Gehäuse angebauten Steckver- binder 2, der ein sogenanntes„Modularsystem" aufweist, in das sich üblicherweise eine Vielzahl verschiedener Steckverbindermodule 23 integrieren lassen, z. B. optische, pneumatische, elektrische Schwerlast- und Signalübertragungsmodule. In der vorliegenden Ausführung besitzt der Steckverbinder 2 mindestens ein solches Steckverbindermodul 23, das steckseitig mit einem Netzwerk 4 und kabelanschlussseitig an den
Stromsensor 1 1 angeschlossen ist. In das Modularsystem des Steckverbinders 2 ist weiterhin ein Datenmodul 3 eingefügt, welches ein Speichermedium für Daten aufweist und in Form eines solchen Steckverbindermoduls, d.h. kompatibel mit dem Modularsystem, ausgeführt ist.
Die zweite Maschine 1 ' besitzt ein separates Datenmodul 3', also ein Datenmodul, das als separate Einheit ausgeführt ist und ein eigenes Gehäuse besitzt, mit dem es an der zweiten Maschine 1 ' befestigt ist. Weiterhin besitzt die zweite Maschine einen dazugehörigen zweiten Steckverbinder 2'. Dabei kann es sich vorzugsweise ebenfalls um einen Steckverbinder mit einem Modularsystem handeln, der also zusätzlich zu einem darin eingefügten konventionellen Steckverbindermodul 23' auch noch weitere Module aufnehmen kann. Es kann sich aber auch um einen einfachen Steckverbinder handeln. Über dieses Modul kann die zweite Maschine 1 ' selbst konventionell an das Netzwerk 4 angeschlossen sein und darüber konventionell gesteuert werden.
Die Datenmodule 3, 3' können im Netzwerk 4 also die Funktion von Datenknoten erfüllen.
Das Netzwerk steht mit einem Server 5 in einem bidirektionalen Datenaustausch.
Die Datenmodule 3, 3' sind jeweils mit dem Netzwerk 4 verbunden. Das Netzwerk 4 steht über die Steckverbindermodule 23, 23' mit der jeweiligen Maschine 1 , 1 ' und/oder mit zumindest einer ihrer Komponenten 1 1 in Verbindung.
Bei der jeweiligen Maschine 1 , 1 ' kann es sich um eine individuell zusammengestellte Produktionsinsel handeln. Die Datenmodule 3, 3' können dann spezifische Daten über die einzelnen Komponenten 1 1 , 12, ... der Produktionsinsel besitzen. Dadurch wird die Handhabbarkeit einer solchen Anordnung enorm erleichtert. Alternativ oder ergänzend dazu können aber auch die Komponenten 1 1 , 12, ... jeweils auch eigene Datenmodule besitzen.
Die Datenmodule 3, 3' können sich jeweils, beispielsweise mittels einer sogenannten„Hello"-Nachricht, bei dem Server 5 mit einer bevorzugt einzigartigen Identifikation anmelden.
Die Datenmodule 3, 3' teilen dem Server aktiv oder auf Anfrage mit, was die Fähigkeiten der jeweiligen Maschine 1 , 1 ' /Komponente 1 1 , 12, ... sind, welche weiteren Komponenten 1 1 , 12, ... die jeweilige Maschine 1 , 1 ' aufweist und wie diese Komponenten 1 1 , 12, ... anzusteuern sind.
Der Server 5 kann auch einen Prozessrechner beinhalten, der beispielsweise in regelmäßigen zeitlichen Intervallen die Komponenten, beispielsweise den Stromsensor 1 1 , über das Netzwerk 4 abfragt und von ihm ermittelte Messwerte protokolliert.
Dieser Prozessrechner des Servers 5 kann beispielsweise die zweite Maschine 1 ' steuern. Die zweite Maschine 1 ' oder auch der Stromsensor 1 1 können aber auch von irgendeinem anderen Netzwerkteilnehmer gesteuert werden, sofern dieser Netzwerkteilnehmer in der Lage dazu ist, die entsprechenden Anweisungen zu generieren.
Die Fig. 2 zeigt ein ähnliches Netzwerk, das allerdings drei Maschinen 1 , Γ, 1 " umfasst. Die erste Maschine 1 ist gegenüber der vorangegangenen Darstellung um eine weitere Komponente 12, nämlich eine Temperaturmesseinrichtung, erweitert worden. Weiterhin ist das Datenmodul 3 im Steckverbinder 2 durch ein Rechenmodul 6 ersetzt worden. Auch die anderen beiden Maschinen 1 ', 1 " besitzen jeweils ein Rechenmodul 6', 6" Ein solches Rechenmodul 6, 6', 6" besitzt zusätzlich zum Speichermedium für Daten, im Folgenden auch Datenspeicher genannt, einen entsprechenden Mikroprozessor und ein entsprechendes Programm und kann damit zusätzlich zu den Funktionen eines Datenmoduls hinaus auch Rechenoperationen durchführen, sowie weitere Komponenten 1 1 , 12, ... oder sogar auch andere Datenmodule 3, 3', ... auslesen und/oder sogar die jeweils anderen Rechenmodule 6, 6', 6" steuern. Jedes Rechenmodul 6, 6', 6" das im Netzwerk einen Rechenknoten darstellen kann, ist steckseitig an das Netzwerk 4 angeschlossen.
Jedes Rechenmodul 6, 6', 6" kann auch einen oder mehrere kabelan- schlussseitige Anschlüsse aufweisen, entweder zur Stromversorgung, welche aber alternativ dazu auch über das Netzwerk stattfinden kann, oder aber auch, um beispielsweise die weiteren Komponenten 1 1 , 12, ... daran anzuschließen. Darüber können die weiteren Komponenten 1 1 , 12, ... gesteuert und/oder gelesen werden. Dabei kann für jede Komponente
1 1 , 12, ... eine eigene Leitung vorgesehen sein oder es können auch mehrere Komponenten, wie in der Zeichnung für die Maschine 1 dargestellt, über einen internen Bus angeschlossen sein. Insbesondere kann das dazugehörige Rechenmodul 6 Messwerte von den Komponenten 1 1 ,
12, ... lesen, verarbeiten und gegebenenfalls auch die Steuerfunktion für die Komponenten 1 1 , 12, ... besitzen.
In einer nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführung können auch die Komponenten 1 1 , 12, ... selbst jeweils über ein eigenes Daten- /Rechenmodul 3, 6 verfügen, das direkt über das Netzwerk 4 oder von dem Rechenmodul 6 angesprochen werden kann.
Über das Steckverbindermodul 23 ist die Maschine 1 selbst an das Netzwerk, d. h. an das Netzwerk 4, angeschlossen, um, z. B. mit einem nicht in der Zeichnung dargestellten, zur Maschine 1 gehörenden internen Prozessor und Datenspeicher Daten senden und empfangen zu können.
Die zweite Maschine 1 ' weist ein separates Datenmodul 3' und ein separates Rechenmodul 6' auf. Das Rechenmodul 6' kann in seinem eigenen Datenspeicher Daten über die dazugehörige Maschine 1 ' vorhalten. Sie kann solche Daten aber auch von dem Datenmodul 3' über den Server 5 abfragen. Das Rechenmodul 6' kann aber auch von der ersten Maschine 1 Daten abfragen. Weiterhin kann das Rechenmodul 6' die weiteren Komponenten 1 1 , 12, ... der ersten Maschine 1 über das Netzwerk und dessen Rechenmodul 6 steuern und/oder abfragen.
Die dritte Maschine 1 " besitzt ebenfalls ein Rechenmodul 6", das in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt und in einem Modularsystem des dazugehörigen Steckverbinders 2' angeordnet ist. Ein solches Rechenmodul 6" besitzt selbstverständlich auch einen Datenspeicher, auf dem relevante Daten der Maschine 1 " hinterlegt sind. Mittels dieses Datenspeichers liefert das Rechenmodul 6" sowohl Daten, betreffend beispielsweise ihre Identifikation, Belegung, Funktion etc. in das Netzwerk. Weiterhin ist das Rechenmodul 6" dazu in der Lage, die anderen Rechenmodule 6, 6' zu erkennen und insbesondere auch ihre Funktionen zu nutzen.
Die Rechenmodule 6, 6', 6" können einander gegenseitig erkennen und insbesondere auf diese Weise dezentral ein gemeinsames Netzwerk aufbauen, so dass in einer weiteren Ausführung der Sever 5 durch eine solche dezentrale Struktur idealerweise ersetzbar ist. Die Fig. 3 zeigt die erste Maschine 1 , die um einen Datenswitch 14 ergänzt wurde, wobei der Datenswitch 14 über das Steckverbindermodul 23 an das Netzwerk 4 angeschlossen ist.
In dem Steckverbinder 2 der ersten Maschine 1 sind zusätzlich zum Steckverbindermodul 23 auch das Datenmodul 3 und das Rechenmodul 6 angeordnet. Das Rechenmodul 6 und das Datenmodul 3 sind steckseitig mit dem Netzwerk 4 verbunden.
Über das Netzwerk 4 können die beiden Module 3, 6 so über den Datenswitch 14 mit den weiteren Komponenten 1 1 , 12, 13 kommunizieren und/oder diese Komponenten 1 1 , 12, 13 lesen und steuern.
Beispielsweise kann in Abhängigkeit von einem gemessenen Strom und einer gemessenen Temperatur ein Roboterarm 13 eine bestimmte Funktion ausführen.
Die dazugehörige Anweisung kann dabei aus dem Rechenmodul 6 stammen, sie kann aber auch von irgendeinem anderen an das Netzwerk angeschlossenen Netzwerkteilnehmer, beispielsweise von einem anderen Rechenmodul 6', stammen.
Die Fig. 4 zeigt ein Netzwerk, welches das Internet 7 partiell integriert. Die erste Maschine 1 ist über ein separates Rechenmodul 6' mit dem Netzwerk, d. h. mit seinem Netzwerk 4, verbunden. Über einen kabelan- schlussseitigen Anschluss steuert das Rechenmodul 6' über den Datenswitch 14 die daran angeschlossenen weiteren Komponenten 1 1 , 12, 13.
Die zweite Maschine 1 ' ist ebenfalls über ein separates Rechenmodul 6'an das Netzwerk angeschlossen. Die dritte Maschine 1 " ist mit einem in einen Steckverbinder 2 integriertes Datenmodul 3 an das Netzwerk angeschlossen.
Eine vierte Maschine 1 ist mit einem separaten Datenmodul 3' an das Netzwerk angeschlossen.
Eine fünfte Maschine 1 ist über ein in einen Steckverbinder 2 integriertes, in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführtes Rechenmodul 6 und über das steckseitig damit verbundene Internet 7 an das Netzwerk angeschlossen.
Über das Rechenmodul 6 und einen kabelseitig daran angeschlossenen Datenswitch 14' lassen sich, wie bereits beschrieben, weitere Komponenten 15, 16, 17 abfragen und steuern.
Die Fig. 5a zeigt ein Datenmodul 3, das in Form eines Steckverbindermoduls für ein Modularsystem ausgeführt, d. h. mit dem Modularsystem kompatibel und somit darin einsetzbar und darin fixierbar ist. Dazu besitzt das Datenmodul 3 an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten jeweils einen Rastzapfen 34, 34'von denen einer 34 etwas länger ist als der andere 34', um die richtige Orientierung im Modularsystem zu gewährleisten. Weiterhin weist das Datenmodul 3 ein Polarisationsmittel 35 auf, das die richtige Orientierung der Steckverbindung gegenüber einem Gegenstecker gewährleistet.
Steckseitig besitzt das Datenmodul 3 eine Steckverbindung 31 . Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine RJ45-Verbindung. Diese ist mechanisch auf einer Leiterkarte 33 fixiert und steht über Durchkontaktierungen in elektrisch leitender Verbindung mit entsprechenden Leiterbahnen auf einer in der Zeichnung nicht sichtbaren Unterseite der Leiterkarte 33. Auf der Unterseite der Leiterkarte 33 befindet sich zudem ein ebenfalls in der Zeichnung nicht gezeigtes Speichermedium, das in der Lage ist, Daten über die Steckverbindung 31 aktiv („push") oder Passiv („pull") zu senden.
Kabelanschlussseitig ist eine optionale Stromversorgung 32 gezeigt, über welche das Datenmodul 3 von der Maschine 1 gespeist werden kann. Alternativ dazu ist aber auch eine Speisung über das Netzwerk, z. B. über das sogenannte PoE („Power over Ethernet") oder ähnliche Versorgungen über das jeweilige Netzwerk 4, möglich und in vielen Fällen auch sinnvoll.
Die Fig. 5b zeigt ein Rechenmodul 6, das sich äußerlich von dem Datenmodul 3 nicht unterscheidet.
Auch das Rechenmodul 6, ist in Form eines Steckverbindermoduls für das Modularsystem ausgeführt, d. h. es ist mit dem Modularsystem kompatibel und somit darin einsetzbar und darin fixierbar. Dazu besitzt das Rechenmodul 6 an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten jeweils einen Rastzapfen 64, 64'von denen einer 64 etwas länger ist als der andere 64', um die richtige Orientierung im Modularsystem zu gewährleisten. Weiterhin weist das Rechenmodul 6 ein Polarisationsmittel 65 auf, das die richtige Orientierung einer möglichen Steckverbindung gewährleistet.
Steckseitig besitzt das Rechenmodul 6 eine Steckverbindung 61 . Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine RJ45-Verbindung. Diese ist mechanisch auf einer Leiterkarte 63 fixiert und steht über Durchkontaktierun- gen in elektrisch leitender Verbindung mit entsprechenden Leiterbahnen auf einer in der Zeichnung nicht sichtbaren Unterseite der Leiterkarte 63. Auf der Unterseite der Leiterkarte 63 befindet sich zudem ein ebenfalls in der Zeichnung nicht gezeigtes Speichermedium, das in der Lage ist, Daten über die Steckverbindung 61 aktiv („push") oder Passiv („pull") zu senden. Als wesentliches Unterscheidungsmerkmal zum vorgenannten Datenmodul 3 besitzt das Rechenmodul 6 außerdem einen MikroController und mindestens ein dazugehöriges Programm, wobei das Programm im Speichermedium oder in einem Datenspeicher des Mikrocontrollers abgelegt sein kann. Mit diesem Programm kann das Rechenmodul Daten von Datenmodulen 3 anfordern, Rechenoperationen durchführen und andere Rechenmodule 6', 6" sowie weitere Komponenten 1 1 , 12, 13, 15, 16, 17 steuern.
Kabelanschlussseitig ist eine optionale Stromversorgung 62 gezeigt, über welche das Rechenmodul 6 von der Maschine 1 gespeist werden kann. Alternativ dazu ist aber auch eine Speisung über das Netzwerk, z. B. über das sogenannte PoE („Power over Ethernet") oder ähnliche Versorgungen über das jeweilige Netzwerk 4, möglich und in vielen Fällen auch sinnvoll.
Die Fig. 6a und 6b sowie die Fig. 6c und 6d zeigen jeweils ein Switchmodul 14', d. h. einen Datenswitch, der in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt ist. Das in Fig. 6a und Fig. 6b gezeigte erste Switchmodul 14', 14" besitzt zwei steckseitige Anschlüsse 141 ', die jeweils als ein Port vorgesehen und in Form einer RJ45 Buchse ausgebildet sind. An den beiden steckseitigen Anschlüsse 141 ' sind Polarisationsmittel 145' angeformt.
Das erste Switchmodul 14' ist in Form eines Steckverbindermoduls für das Modularsystem ausgeführt, d. h. es ist mit dem Modularsystem kompatibel und somit darin einsetzbar und darin fixierbar. Dazu besitzt das erste Switchmodul 14' an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils zwei Rastzapfen 144, 144' von denen einer 144 etwas länger ist als der andere 144', um die richtige Orientierung des Moduls im Modularsystem zu gewährleisten.
Das erste Switchmodul 14' besitzt kabelanschlussseitig, d. h. an derjenigen Seite, die bei einem Steckverbindermodul der Kabelanschlussseite entspricht, einen optionalen Stromanschluss 142' und weiterhin vier ka- belanschlussseitige Anschlüsse 146', die jeweils als ein Port vorgesehen und als RJ45 Buchsen ausgeführt sind. Die Anschlüsse 145', 146' sind über Leiterbahnen einer Leiterkarte 143' miteinander verbunden, wobei sich die Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterkarte 143' befinden und somit in der Zeichnung nicht sichtbar sind. Weiterhin weist die Leiterkarte 143' auf ihrer Unterseite die für einen Switch erforderliche Elektronik, insbesondere einen Mikroprozessor, auf.
Das in Fig. 6c und Fig. 6d gezeigte zweite Switchmodul 14" besitzt zwei steckseitige Anschlüsse 141 ", die jeweils als ein Port vorgesehen und in Form einer RJ45 Buchse ausgebildet sind. An den beiden steckseitigen Anschlüsse 141 " sind Polarisationsmittel 145' angeformt.
Das zweite Switchmodul 14" ist in Form eines Steckverbindermoduls für das Modularsystem ausgeführt, d. h. es ist mit dem Modularsystem kompatibel und somit darin einsetzbar und darin fixierbar. Dazu besitzt das zweite Switchmodul 14" an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein paar Rastzapfen 145" von denen nur ein Paar in der Zeichnung zu sehen ist. Die beiden Paare können sich aber in ihrer Form, z. B. der Länge der Rastzapfen, geringfügig unterscheiden, um die richtige Orientierung des Moduls im Modularsystem zu gewährleisten.
Das zweite Switchmodul 14" besitzt kabelanschlussseitig einen optionalen Stromanschluss 142" und weiterhin vier kabelanschlusseitige Anschlüsse 146", die jeweils als ein Port vorgesehen und als RJ45 Buchsen ausgeführt sind. Die Anschlüsse 141 ", 146" sind über Leiterbahnen einer in der Zeichnung nicht sichtbaren Leiterkarte über eine für einen Switch erforderliche Elektronik, insbesondere einen Mikroprozessor miteinander verbunden.
In den Fig. 7a und 7b ist vollständigkeitshalber ein dem Stand der Technik entsprechendes Modularsystem gezeigt, das beispielhaft als Gelenkrahmen ausgeführt ist, wie er unter anderem aus der oben genannten Patentanmeldung EP 0 860 906 A2 im Stand der Technik bekannt ist. Der Steckverbinder 2 umfasst ein Steckverbindergehäuse 21 und einen Modulrahmen 22
Der Modulrahmen 22 ist nach dem Einfügen von Modulen, im Stand der Technik üblicherweise von Steckverbindermodulen 23, aber nun insbesondere auch von Daten- 3, Rechen- 6 und/oder Switchmodulen 14', zum Einbau in ein Steckverbindergehäuse 2 oder zum Befestigen über einem Durchbruch einer Befestigungsfläche / Montagewand geeignet.
Der Modulrahmen 22 besteht aus zwei über Gelenke 223 verbundene Rahmenhälften 221 , 222 mit Befestigungsenden 225, die mit Befestigungsschrauben 226 versehen sind. Die Gelenke sind dabei an den Befestigungsenden 225 des Modulrahmens 22 vorgesehen, wobei die Schwenkmöglichkeit der Rahmenhälften quer zu den Seitenteilen 8 des Modulrahmens 22 vorgesehen ist.
Zur Bildung der Gelenke 223 sind an den Befestigungsenden 225 des Modulrahmens 22 bzw. der Seitenteile jeweils puzzleteilartige Anformungen vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen eingreifen. Dabei werden diese Anformungen durch seitliches Verschieben der Seitenteile in die Ausnehmungen eingeschoben, wobei anschließend die Seitenteile um die Längsachse A schwenkbar (drehbar) sind.
In den Seitenteilen 221 , 222 der Rahmenhälften sind Fenster 224 vorgesehen, in die die Rastzapfen 34, 64, 144, 234 der jeweiligen Module 3, 6, 14, 23 bei deren Einfügen in den Modulrahmen 22 eintauchen.
Zum Einfügen der Steckvermodule 2 wird der Halterahmen 1 aufgeklappt, d. h. geöffnet, wobei die Rahmenhälften 221 , 222 um die Gelenke 223 so weit aufgeklappt werden, dass die Module 3, 6, 14, 23 eingesetzt werden können. Zur Fixierung werden die Rahmenhälften 221 , 222 zusammengekappt, d. h. der Modulrahmen wird geschlossen, wobei die jeweiligen Rastzapfen 34, 64, 144, 234 in die Fenster 224 gelangen und ein sicherer, formschlüssiger Halt der Module 3, 6, 14, 23 in dem Modulrahmen 22 bewirkt wird.
Schließlich ist in der Fig. 7b ein solcher Modulrahmen 22, eingesetzt in einem Steckverbindergehäuse 21 , gezeigt. Dabei ist hier eine geschnittene Ansicht des Halterahmens gewählt worden, um Einzelheiten besser erkennen zu können. Durch das Aufschrauben des Halterahmens auf die in einer Befestigungsebene liegenden Befestigungsaugen 221 in den Gehäuseecken wird die geschlossene Stellung des Modulrahmens 22 endgültig fixiert.
Die Fig. 8 zeigt schließlich einen Steckverbinder 2, der ein Modularsystem aufweist, in welches zwei Module, nämlich ein Switchmodul 14' und ein Rechenmodul 6, eingefügt sind. Weiterhin besitzt der Steckverbinder 2 einen Befestigungsflansch 212, z. B. zur Befestigung an dem Gehäuse einer Maschine 1 , 1 ', 1 ", ....
Das Rechenmodul 6 besitzt einen steckseitigen Anschluss 61 . Über diesen Anschluss ist das Rechenmodul mit einem der beiden steckseitigen Anschlüsse („Ports") des Switchmoduls 14' verbunden. In diesem Fall handelt es sich um eine einfach Brücke, die im Steckverbinder 2 angeordnet sein kann. Diese beiden Anschlüsse könnten aber auch über einen nicht gezeigten Gegenstecker mit einander verbunden werden.
Der zweite steckseitige Anschluss des Switchmoduls 14' ist mit dem Netzwerk 4 verbunden.
Es ist dem Fachmann nach den vorangegangenen Betrachtungen klar, dass das Rechenmodul 6 somit über den Switch 14' mit dem Netzwerk in bidirektionalem Datenaustausch steht, was durch den gestrichelten, die beiden steckseitigen Anschlüsse 141 ' des Switchmoduls 14' verbindenden, nicht näher bezeichneten Doppelpfeil angedeutet ist.
Kabelanschlussseitig sind zwei weitere Komponenten 1 1 , 13 jeweils an einen der kabelanschlussseitigen Anschlüsse 146' des Switchmoduls 14' angeschlossen. Dabei handelt es sich um ein Strommessgerät 1 1 und einen Roboterarm 13.
Somit ist das Rechenmodul 6 dazu in der Lage, mehrere Komponenten 1 1 , 13 der Maschine 1 über das Switchmodul 14' zu steuern. Gleichzeitig hat das Rechenmodul 6 Zugang zum Netzwerk 4 und stellt dort einen Rechenknoten dar.
Zusätzlich können im Rechenmodul 6 spezifische Daten der Maschine 1 abgelegt sein, so dass auch das Rechenmodul 6 die Funktion eines Datenknotens übernehmen kann. Es ließe sich dafür aber auch noch ein spezielles Datenmodul 3 in das Modulsystem des Steckverbinders 2 einfügen, das dann direkt über das Netzwerk 4 oder über einen weiteren, nicht in der Zeichnung dargestellten Port des Switchmoduls 14' mit dem Rechenmodul 6 und dem Netzwerk 4 kommunizieren kann.
Die Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer übergeordneten Maschine, bei der es sich beispielhaft um eine Druckmaschine 9 handelt.
Diese Druckmaschine 9 besitzt eine Maschinensteuerung 98 und einen daran angeschlossenen Maschinenbus 94 mit mehreren daran angeschlossenen Maschinenbus-Steckverbindern 922, die jeweils ein Modularsystem aufweisen, wie es z. B. in Fig. 7a und Fig. 7b gezeigt ist. In jedem dieser Maschinenbus-Steckverbinder 922 ist, wie in Fig. 10a und Fig. 10b dargestellt, zumindest ein Socket-Modul 932 angeordnet. Weiterhin können selbstverständlich auch weitere Steckverbindermodule in dem Modu- larsystem des Maschinenbus-Steckverbinders 922 angeordnet werden, beispielsweise ein nicht in der Zeichnung dargestelltes Pneumatisches Modul zur Übertragung von Luftdruck und/oder ein in Fig.10b dargestelltes Socket-Energiemodul 934 zur Übertragung elektrischer Energie und/oder irgendein anderes Steckverbindermodul.
Das Socket-Modul 932 besitzt einen Kabelanschlussverbinder, der dazu dient, elektrische Leiter, z. B. in der sogenannten„Quick-Lock"-Technik, komfortabel elektrisch zu kontaktieren und mechanisch zu fixieren. Über diesen Kabelanschlussverbinder können sowohl Datenleitungen des Maschinenbusses 94 als auch (nicht in der Zeichnung dargestellte) elektrische Versorgungsleitungen einer Maschinenspannungsquelle der übergeordneten Maschine an das Socket-Modul 932 angeschlossen werden. Weiterhin besitzt das Socket-Modul 932 eine Leiterkarte, die zumindest mit einem Spannungswandler, einem Transceiver und einem EEPROM bestückt ist. Der Spannungswandler dient zur Wandlung der kabelan- schlussseitig empfangenen Versorgungsspannung von z. B. 24 V (Maschinenspannung) auf eine Elektronikspannung von z. B. 3,3 V, welche das Socket-Modul 932 an steckseitig einem Gegensteckverbinder zur Verfügung stellt. Daher weist das Socket-Modul aus Gründen der elektrischen Sicherheit steckseitige Buchsenkontakte auf, von denen mindestens einer zur Bereitstellung dieser Maschinenspannung vorgesehen ist.
Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Maschinenbus 94 um einen CAN-Bus und das Socket-Modul 91 ist dementsprechend CAN-Bus- spezifisch ausgestaltet. Insbesondere handelt es sich bei dem Transceiver um einen CAN-Bus-Transceiver. In dem EEPROM ist als Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls der Hinweis auf den CANopen-Standard, z. B. der Begriff„CAN-Bus", abgelegt.
Wenigstens ein weiterer der steckseitigen Buchsenkontakte des Socket- Moduls 932 ist als spezieller Datenanschluss vorgesehen, über den das Socket-Modul 932 in der Lage ist, diese Bezeichnung des Maschinen- busprotokolls, also z. B. den Begriff „CAN-Bus", an einen gegebenenfalls daran angeschlossenen Gegensteckverbinder zu übertragen. Dadurch kann sich der Gegensteckverbinder darauf einstellen, gemäß des CAN- open Standards über den Maschinenbus 94 mit der Maschinensteuerung 98 zu kommunizieren. Zur Übertragung dieser Bezeichnung verwendet der spezielle Datenanschluss ein vorgegebenes Format, das von dem Ma- schinenbusprotokoll abweicht, nämlich im vorliegenden Beispiel das sogenannte„l2C-Busprotokoll".
In einer alternativen Ausführung könnte der Maschinenbus 94 selbstverständlich auch einem anderen Format, beispielsweise dem Ethernet- oder dem I/O-Link- Format oder dem Profinet-Format, entsprechen. Dementsprechend müsste das Socket-Modul 91 dann Ethernet- oder I/O-Link- oder Profinet-spezifisch ausgestaltet sein. Der jeweilige Gegensteckverbinder erfährt dann analog zu dem zuvor beschriebenen Vorgang deren entsprechende Bezeichnung„Ethernet" oder„I/O-Link" oder„Profinet" und stellt sich darauf ein, damit die weitere Kommunikation mit der Maschinensteuerung 98 jeweils über das Ethernet-IP-Protokoll oder das I/O-Link- Protokoll oder das Profinet-Protokoll stattfinden kann.
Schließlich besitzt die Druckmaschine 9 untergeordnete Maschinen bei denen es sich in diesem Fall um Werkzeugmodule 91 , 91 ', 91 ", ... handelt. Inmitten der in Fig. 9 dargestellten Werkzeugmodule 91 , 91 ', 91 ", ... ist auch ein leerer Werkzeugschacht 90 dargestellt, der dafür vorgesehen ist, ein weiteres Werkzeugmodul bei Bedarf einfügen zu können. Bei den Werkzeugmodulen 91 , 91 ', 91 ", ... kann es sich beispielsweise um ein Druckmodul 91 , ein Schneidemodul 91 ', ein Klebemodul 91 ", ein Faltmodul 91 sowie ggf. um weitere zur Druckmaschine 9 gehörigen Werkzeugmodule handeln. Die Werkzeugmodule 91 , 91 91 ", ... weisen jeweils einen Werkzeugsteckverbinder 921 auf, der ein Modularsystem besitzt. Dieser Werkzeugsteckverbinder 921 ist als Gegensteckverbinder zu jeweils einem der Maschinenbus-Steckverbinder 922 vorgesehen. In jedem dieser Werkzeugsteckverbinder 921 ist, wie in Fig. 10a und 10b dargestellt, zumindest ein Plug-Modul 931 , angeordnet. In Fig. 10b ist beispielhaft dargestellt, dass selbstverständlich auch weitere Steckverbindermodule, nämlich in diesem Beispiel ein Plug-Energiemodul 933, in dem Gegensteckverbinder angeordnet sein können. Das Plug-Modul 931 weist ein Steckgesicht sowie steckseitige Pinkontakte auf, welche zu dem Steckgesicht und den Buchsenkontakten des Sockenmoduls 932 passen.
Die Werkzeug-Steckverbinder 921 sind folglich dafür vorgesehen, steck- seitig mit den Maschinenbus-Steckverbindern 922 verbunden zu werden. Über die üblichen Funktionen modularer Steckverbinder hinaus besitzen sie die mittels ihres Plug-Moduls 931 die Fähigkeit, über das Socket-Modul 932 und den daran angeschlossenen den Maschinenbus 94 mit der Maschinensteuerung 98 zu kommunizieren.
Um eine solche Kommunikation automatisch zu ermöglichen, muss das Plug-Modul 931 von dem Socket-Modul 931 das Maschinenbusprotokoll erfahren. Dazu weist das Plug-Modul 931 einen speziellen Plug- Datenanschluss auf, der dafür vorgesehen ist, mit dem speziellen Daten- anschluss des Socket-Moduls 932 verbunden zu werden. Über das besagte vorgegebene Format, in diesem Beispiel handelt es sich dabei um das l2C-Format, erfährt das Plug-Modul 931 das Maschinenbusprotokoll.
Das Plug-Modul 931 beherrscht mittels eines dazugehörigen Mikroprozessors und einem dazugehörigen kombinierten Programm-/Datenspeicher mehrere verschiedene Protokolle, z. B. CANopen und/oder Profinet und/oder Ethernet-IP und/oder I/O-Link und/oder möglicherweise auch noch weitere Bus-Protokolle und kann mittels der Bezeichnung des Ma- schinenbusprotokolls aus dieser Menge von Protokollen ein geeignetes Bus-Protokoll auswählen.
Die notwendige elektrische Versorgungsspannung erhält der Mikroprozessor des Plug-Moduls 931 in Form der besagten Elektronikspannung steck- seitig von dem Socket-Modul 932.
Auf diese Weise wird durch die Aufteilung des Moduls 3, 6, 6' in zwei Teilmodule, nämlich in ein Plug- 931 und ein Socket-Modul 932, ein hohes Maß an Kompatibilität mit vielen verschiedenen möglichen Bussystemen erreicht. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die Anpassung an das Maschinenbusprotokoll vom Werkzeug-Steckverbinder 921 automatisch durchgeführt wird.
Zusätzlich zu der Kenntnis verschiedener Busprotokolle und der Fähigkeit, ein geeignetes Protokoll daraus auszuwählen, besitzt das Plug-Modul 931 auch spezifische Informationen über das jeweilige Werkzeugmodul 91 , 91 ', 91 ", .... Dazu sind entsprechende Daten im Speicher des Plug- Moduls 931 abgelegt. Bei diesen Daten kann es sich um interne sogenannte„Teach-In"-Daten handeln, die gebildet werden, indem zu bestimmten Vorgängen gehörende zu automatisierende Bewegungen und/oder Positionen, z. B.„Roboterbewegungen", zunächst manuell z. B. an geometrische Gegebenheiten angepasst und dann als Bestandteil eines Arbeitsablaufs gespeichert werden.
Alternativ oder ergänzend kann es sich bei diesen Daten auch um für das jeweilige Werkzeugmodul spezifische Laufdaten, insbesondere um Verbrauchsdaten, handeln, die in der Vergangenheit z. B. während eines laufenden Prozesses, aus Messungen gewonnen wurden und/oder es kann sich um sogenannte„Predictive Maintenance"-Daten handeln, d. h. um Daten zur vorausschauenden Wartung. Somit können einzelne Werkzeugmodule nach einer gewissen Betriebszeit entfernt und für eine unbestimmte Zeit gelagert werden. Beim Einbau in eine andere Maschine stehen die Daten der Maschinensteuerung dieser anderen Maschine unabhängig von deren Bussystem automatisch zur Verfügung.
Verfahren, Netzwerk und Vorrichtunq zur Steuerunq und/oder Versorqunq zumindest einer Maschine
Bezugszeichenliste
1 , rj ", 1 '", 1 "" Maschinen
1 1 , 12, 13, 15, 16, 17 Komponenten der Maschinen
14 Datenswitch als separate Einheit
14', 14" erstes, zweites Switchmodul
141 ', 141 " steckseitige Anschlüsse
142', 141 " Stromanschluss
143' Leiterkarte
144, 144', 144" Rastzapfen
145', 145" Polarisationsmittel
146', 146" kabelanschlusseitige Anschlüsse
2, 2', 2" Steckverbinder mit Modularsystem
21 Steckverbindergehäuse
21 1 Befestigungsaugen
212 Befestigungsflansch
22 Modulrahmen
221 , 222 Rahmenhälften
223 Gelenk
224 Fenster
225 Befestigungsenden
226 Befestigungsschrauben
23, 23' Steckverbindermodul
234 Rastzapfen des Steckverbindermoduls Datenmodul in Form eines Steckverbindermoduls Datenmodul als separate Einheit
Rechenmodul in Form eines Steckverbindermoduls
Rechenmodul als separate Einheit
Steckseitiger Anschluss
optionale Stromversorgung
Leiterkarte
Rastzapfen
Polarisationsmittel
Netzwerk
Server
Internet
Prozessrechner
Druckmaschine / übergeordnete Maschine leerer Werkzeugschacht
Werkzeugmodule / untergeordnete Maschinen
Werkzeug-Steckverbinder mit Modularsystem
Maschinenbus-Steckverbinder mit Modularsystem
Plug-Modul
Socket-Modul
Plug-Energiemodul
Socket-Energiemodul
Maschinenbus
Maschinensteuerung

Claims

Verfahren, Netzwerk und Vorrichtunq zur Steuerunq und/oder Versorqunq zumindest einer Maschine
Ansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung und/oder Versorgung mindestens einer Maschine (1 , 1 1 ", 1 "', 1 "") über ein Netzwerk (4), wobei
zunächst spezifische Daten, betreffend die Maschine (1 , 1 1 1 "', 1 "") und/oder Komponenten (1 1 , 12, 13, 15, 16, 17) der Maschine (1 , 1 1 1 "', 1 ""), erzeugt und/oder zusammengestellt werden;
die Daten in ein für das Netzwerk (4) lesbares Format gebracht werden;
die Daten in einem Speicherbaustein eines zur Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 "") gehörenden Moduls (3, 3', 6, 6', 6") gespeichert werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei sich das Modul (3, 3', 6, 6', 6") aktiv oder passiv im Netzwerk (4) anmeldet und den Inhalt zumindest einiger der spezifischen Daten, z. B. die Fähigkeiten der dazugehörigen Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 ""), über das Netzwerk (4) kommuniziert.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Modul (3, 3', 6, 6', 6") die Anwesenheit mindestens eines anderen derartigen Moduls (3, 3', 6, 6', 6") im Netzwerk, z. B. über dessen IP-Adresse, registriert.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei sich mehr als zwei derartige Module (3, 3', 6, 6', 6") bei einander anmelden und einander gegenseitig registrieren und so das Netzwerk (4) dezentral aufbauen. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mehrere derartige Module (3, 3', 6, 6', 6") mit einer fest konfigurierten Gegenstelle, beispielsweise einem Server (5) und/oder einem Dienst, eine Punkt zu Punkt Verbindung aufbauen, und so das Netzwerk (4) zentral aufbauen.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die spezifischen Daten die Identifikation und/oder Fähigkeiten der dazugehörigen Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 "") und/oder die Vorgeschichte der Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 ""), z. B. deren Betriebsdauer und Wartungsintervalle, betreffen.
Netzwerk zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Netzwerk (4) mindestens ein Datenmodul (3, 3') als Speicherknoten und mindestens ein Rechenmodul (6, 6', 6") als Rechenknoten aufweist, wobei mindestens eines der Datenmodule (3, 3') und/oder mindestens eines der Rechenmodule (6, 6', 6") einer Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 "") zugeordnet ist.
Netzwerk gemäß Anspruch 7, wobei mindestens eines der Rechenmodule (6"') keiner Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 "") zugeordnet ist.
Netzwerk gemäß Anspruch 8, wobei das mindestens eine Rechenmodul (6"'), das keiner Maschine zugeordnet ist, Folgendes aufweist:
Mittel zum Anfordern von Daten aus dem Netzwerk (4);
Mittel zum Verarbeiten dieser Daten;
Mittel zum Senden der verarbeiteten Daten oder daraus gewonnener Ergebnisse in das Netzwerk (4).
10. Netzwerk gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei das Netzwerk (4) zumindest teilweise dezentrale Strukturen aufweist, die es ermöglichen, dass mindestens ein Rechenmodul (6) spezifische Daten von mindestens einem anderen Rechenmodul (6', 6") und/oder mindes- tens einem Datenmodul (3, 3') abfragt.
1 1 . Netzwerk gemäß Anspruch 8 bis 10, wobei mindestens eines der Rechenmodule (6, 6', 6") Mittel zur Steuerung weiterer Komponenten (1 1 , 12, 13, 15, 16, 17) der betreffenden Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 ""), auf welche die abgefragten Daten bezogen sind, aufweist und/oder eine Steuerungsfunktion für ein anderes Rechenmodul (6, 6', 6") besitzt.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend zumindest ein Daten- (3, 3') und/oder ein Rechenmodul (6, 6', 6").
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Daten- (3) und/oder Rechenmodul (6, 6") in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Vorrichtung mindestens ein Datenmodul (3, 3') aufweist, welches ein Speichermedium und einen Netzwerkanschluss besitzt.
15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei zumindest eines der Rechenmodule (6, 6', 6") ein Speichermedium, einen Netzwerkanschluss (61 ) und einen Prozessor umfasst, wobei der Prozessor dazu dient, über ein Netzwerk Daten von den Speicher- medien anderer Module (3, 3', 6, 6', 6") abzufragen.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei das Rechenmodul (6, 6', 6") zusätzlich zum Netzwerkanschluss (61 ) mindestens einen weiteren Port zur Steuerung weiterer Komponenten (1 1 , 12, 13, 15, 16, 17) der jeweiligen Maschine (1 , 1 ', 1 ", 1 "', 1 "") aufweist.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Vorrichtung einen Datenswitch (14', 14") umfasst, der einerseits an einen Port des Rechenmoduls (6, 6', 6") angeschlossen ist, und der andererseits mehrere Ports (146', 146") zum Anschluss an die weiteren Kom- ponenten (1 1 , 12, 13, 15, 16, 17) aufweist, wobei der Datenswitch
(14', 14") in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt ist.
18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Steckverbinder (2, 2', 2") mit einem Modularsystem umfasst, und dass der Datenswitch (14', 14") und/oder das Rechenmodul (6, 6") und/oder das Datenmodul (3) jeweils in Form eines Steckverbindermoduls ausgeführt und in dem Modularsystem mechanisch fixiert sind. 19. System, bestehend aus einem Plug-Modul (931 ) und einem steck- seitig damit verbindbaren Socket-Modul (932), wobei das Socket- Modul (932) zumindest Folgendes aufweist:
eine Kabelanschlussvorrichtung zum Anschluss eines Maschinenbusses (94) und mindestens einer Maschinenspannung führenden elektrischen Versorgungsleitung;
einen Spannungswandler zum Wandeln der Maschinenspannung in eine Elektronikspannung;
einen Transceiver zur Ermöglichung der Kommunikation über den Maschinenbus (94) gemäß einem geeigneten Maschinen- busprotokoll;
einen nichtflüchtigen Datenspeicher zum Vorhalten einer Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls; mehrerer Steckkontakte zum Bereitstellen der Elektronikspannung und der Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls in einem vorgegebenen Format sowie zum bidirektionalen Datenaustausch gemäß dem Maschinenbusprotokoll,
wobei das Plug-Modul (931 ) zumindest Folgendes aufweist:
mehrere Steckkontakte zum Empfangen der Elektronikspannung als Speisespannung für einen Mikroprozessor, zum Empfangen der Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls und zur Datenübertragung gemäß dem Maschinenbusprotokoll;
- einen kombinierten Programm-/Datenspeicher zum Vorhalten mehrerer Busprotokolle;
einen daran angeschlossenen Prozessor zur Auswahl eines dieser mehreren Busprotokolle und zur Durchführung der Datenübertragung gemäß dem ausgewählten Busprotokoll.
20. System gemäß Anspruch 19, wobei es sich bei der Kabelanschlussvorrichtung um einen Kabelanschlussverbinder handelt.
21 . System gemäß einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei das vorgege- bene Format von dem Maschinenbusprotokoll abweicht.
22. System gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21 , wobei es sich bei dem nichtflüchtigen Speicher um ein EEPROM handelt 23. System gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Steckkontakten des Socket-Moduls (932) um Buchsenkontakte und bei den Steckkontakten des Plug- Moduls (931 ) um dazu passende Pinkontakte handelt. 24. Übergeordnete Maschine (9), umfassend eine Maschinensteuerung (98) und einen daran angeschlossenen, gemäß einem bestimmten Maschinenbusprotokoll ausgeführten Maschinenbus (94) mit mehre- ren kabelanschlussseitig daran angeschlossenen Maschinenbus- Steckverbindern (922), die jeweils ein Modularsystem aufweisen, sowie mehrere untergeordnete Maschinen (91 , 91 ', ...), die jeweils einen Gegensteckverbinder (921 ) mit einem Modularsystem besitzen, dadurch gekennzeichnet, dass
die übergeordnete Maschine (9) ein System gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23 aufweist, wobei in den Maschinenbus- Steckverbindern (922) jeweils das Plug-Modul (931 ) angeordnet ist und wobei in den Gegensteckverbindern (921 ) jeweils das Socket- Modul (932) angeordnet ist, wobei das Plug-Modul (931 ) und das Socket-Modul (932) dafür vorgesehen sind, durch ein Zusammenstecken des Maschinenbus-Steckverbinders (922) mit dem Gegensteckverbinder (921 ) miteinander verbunden zu werden.
Übergeordnete Maschine (9) gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Socket-Modul (932) ebenfalls gemäß dem bestimmten Maschinenbusprotokoll ausgeführt ist und einen speziellen Datenanschluss besitzt, über den es in der Lage ist, die Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls im zusammengesteckten Zustand an einen weiteren speziellen Datenanschluss des Plug-Moduls (931 ) gemäß dem vorgegebenen Format zu übertragen.
Übergeordnete Maschine (9) gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Plug-Modul (931 ) mit seinem Programm- /Datenspeicher und dem daran angeschlossenen Prozessor in der Lage ist, aus der Menge im Programm-/Datenspeicher abgelegter verschiedener Busprotokolle unter Verwendung der zuvor übertragenen Bezeichnung des Maschinenbusprotokolls ein geeignetes Busprotokoll auszuwählen, um mit diesem Bus-Protokoll über den Maschinenbus (94) mit der Steuereinheit (98) zu kommunizieren.
27. Übergeordnete Maschine (9) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Plug-Modul (931 ) mittels eines weiteren Datenspeichers oder des Programm-/Datenspeichers in der Lage ist, spezifische Informationen über die jeweilige untergeordnete Maschine (91 , 91 ', 91 ", ...) zu speichern, um diese an die Maschinensteuerung (98) zu übertragen.
28. Übergeordnete Maschine (9) gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den spezifischen Informationen um Laufdaten und/oder Verschleißdaten und/oder Verbrauchsdaten und/oder Zustandsdaten und/oder sogenannte„Teach-In"-Daten und/oder Daten zur vorausschauenden Wartung (sogenannte„Pre- dictive Maintenence-Daten") handelt.
Ubergeordnete Maschine (9) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Plug-Modul (931 ) und das So- cket-Modul (932) in Form von Steckverbindermodulen ausgeführt und in dem jeweiligen Modularsystem angeordnet sind.
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