WO2020187530A1 - Techniken zur inbetriebnahme einer maschine - Google Patents

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WO2020187530A1
WO2020187530A1 PCT/EP2020/054817 EP2020054817W WO2020187530A1 WO 2020187530 A1 WO2020187530 A1 WO 2020187530A1 EP 2020054817 W EP2020054817 W EP 2020054817W WO 2020187530 A1 WO2020187530 A1 WO 2020187530A1
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plc
machine
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components
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French (fr)
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Hans-Peter Hudetz
Elmar Schaper
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/056—Programming the PLC
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Program-control systems
    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/04—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Program control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0426—Programming the control sequence

Definitions

  • the invention relates to techniques for starting up a machine via an app of a mobile communication device.
  • the invention relates to techniques for parameter adjustment and time synchronization of a movement sequence when the machine is started up.
  • a programmable logic controller In industry, a programmable logic controller (PLC) is used to control or regulate a machine or system. This is programmed in advance on a digital basis.
  • PLC programmable logic controller
  • the controller has inputs, outputs, an operating system (firmware) and an interface via which the user program can be loaded.
  • the user program defines how the outputs are switched depending on the inputs.
  • the inputs and outputs are wired using sensors and actuators.
  • the user program is programmed via an external PC or directly on the control, e.g. carried out with the help of a display.
  • a function test is carried out in the system or machine. This is done by the commissioning engineer, i.e. It is tested on site whether the user program interacts with the hardware in the system. If a correction is necessary, the user program is changed, reloaded into the controller and tested again in the system.
  • the object of the invention is to find a solution for a simpler way of starting up a machine, in particular to find a solution in which time-consuming subsequent parameterization of the motion sequences of an actuator in the user program is no longer necessary.
  • the invention is based on the idea of improving the parameterization comparison of a movement sequence of a machine. This is done with an extension of the app to control the PLC logic, i.e. of the user program of the PLC.
  • QR code generated once is issued once when the machine is commissioned and visibly attached to the components. This code is clearly assigned to the corresponding components and the digital outputs and stored in the controller's memory.
  • the functions can be checked during commissioning, e.g. the distance of a pneumatic cylinder or the rotary movement of a motor (gear motor) take place on site.
  • commissioning e.g. the distance of a pneumatic cylinder or the rotary movement of a motor (gear motor) take place on site.
  • Parameters such as Time sequences, thresholds and the input / output channels can be changed or controlled.
  • a unique ID of the actuator is determined; (2) and it is then linked to the respective output of the PLC logic.
  • a movement sequence is optically recorded, e.g. for a piston rod of a pneumatic / hydraulic cylinder, in which the movement and the time synchronization are linked with the digital signal from the PLC.
  • the delay and / or the linearity of the motion sequence is determined here.
  • the object presented above is achieved by a method for commissioning a machine via an app of a mobile communication device, the machine comprising a plurality of components and a programmable logic controller (PLC) for controlling the components based on corresponding control parameters, wherein on a visible identification (ID) of the component is applied to each component, and wherein the control parameters of the PLC can be configured via a loadable, programmable user program, the method comprising the following steps: scanning the visible IDs of the components of the machine by the app of the mobile communication device; Linking the visible IDs of the components with the associated control outputs of the PLC for controlling the respective components; Recording a movement sequence of a component of the machine; Linking the recorded movement sequence with the associated control output of the PLC based on the visible ID of the component; and adjusting the control parameters of the PLC based on the recorded motion sequence of the component and the
  • the visible ID applied to each component comprises a corresponding QR code.
  • the method comprises controlling a camera of the mobile communication device by the app in order to scan the visible IDs of the components of the machine.
  • the visible ID is the
  • the app can query this identification at any time by querying the PLC memory for it. I.e. the assignment of visible IDs and digital control signals for controlling the corresponding components is stored in the memory and can be easily read out.
  • the recorded movement sequence is linked in a time-synchronized manner with the associated one
  • the method comprises the linking of a path of the recorded movement sequence with a
  • Amplitude curve of the associated control output of the PLC at a corresponding time has the technical advantage that a temporal uniqueness or synchronicity is given between the amplitude curve of the control output and the movement sequence of the corresponding component which is controlled by the control signal. In this way, the control output can be adapted efficiently and clearly based on the recorded movement sequence in order to control an optimized movement sequence.
  • the method comprises the steps of: determining a delay and / or a linearity of the recorded
  • Movement sequence and adapting the control parameters of the PLC based on a deviation of the delay from a predetermined delay and / or a deviation of the linearity from a predetermined linearity.
  • the method comprises the following steps: recording an optimized movement sequence of a component of the machine based on the adjusted control parameters of the PLC; Time-synchronous display of at least two of the following diagrams on the mobile communication device: time-path diagram of a component of the machine, temporal amplitude curve of the control output of the PLC belonging to the component, graphic display of the recorded movement, camera display of the recorded
  • control outputs of the PLC provide digital output signals, in particular PWM signals for controlling the respective components of the machine. This has the technical advantage that the user has an overview of the digital output signals that control the recorded movement and can optimize them accordingly.
  • the method comprises the step of verifying an output voltage range of the digital output signals of the PLC against an input voltage range of a control input of the associated components of the machine based on manufacturer-specific technical data of the machine.
  • a component of the machine comprises a cylinder with a piston rod for moving piece goods, and the associated control output of the PLC provides a pulse-width-modulated control signal for controlling a valve connected to the cylinder.
  • the method includes the step: determining a degree of wear of a component of the machine based on a comparison of a plurality of recorded movement sequences of the component at different times.
  • the object presented above is achieved by an app of a mobile communication device for starting up a machine, the machine having a plurality of components and a programmable logic device
  • Control system to control the components based on corresponding
  • the app includes logic for
  • the app can adapt the user program accordingly and load it into the PLC via an interface.
  • the app can set the user program accordingly via the interface to the PLC and thus cause the corresponding control signals to control the machine components can be generated by the user program.
  • a mobile communication device for commissioning a machine, the machine comprising a plurality of components and a programmable logic controller, PLC, for controlling the components based on corresponding control parameters, with a visible identification on each component , ID, of the component
  • programmable user program are configurable, the mobile
  • Communication device comprises a processor and a camera, wherein on the
  • Processor is running an app that is configured to scan the visible IDs of the components of the machine; the visible IDs of the components of the machine
  • the mobile communication device determines - via the app - the delay and / or the linearity of the motion sequence and ensures that the parameters of the PLC user program are optimally set.
  • the above-described object is achieved by a computer-readable non-volatile medium on which computer instructions are stored which, when executed on a computer, cause the computer to carry out the method according to the first aspect.
  • the object presented above is achieved by a computer program with a program code for carrying out the method according to the first aspect when the computer program runs on a computer or processor.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure 100 of the application when scanning the ID according to one embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the structure 200 of the application during the scanning of the movement process according to an embodiment
  • 3a shows a voltage-time diagram of an exemplary digital output signal
  • 3b shows a path-time diagram of a non-optimized exemplary one
  • Movement sequence 304 of a piston rod 106 according to an embodiment
  • 3c shows a schematic illustration of an exemplary mechanical arrangement according to an embodiment
  • 4a shows a voltage-time diagram of an exemplary optimized digital
  • 4b shows a path-time diagram of an optimized exemplary movement sequence
  • FIG. 5 shows an exemplary illustration 501, 502, 503, 504 on a display of a mobile communication device 107 according to an embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a method 600 for starting up a
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of an app 700 of a mobile
  • Communication device 107 for commissioning a machine according to the disclosure.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a mobile communication device 107 for
  • QR codes are a two-dimensional code that is very robust and widespread due to its automatic error correction.
  • the QR code consists of a square matrix of usually black and white squares that represent the coded data in binary. A special marking in three of the four corners of the square indicates the orientation.
  • the data in the QR code are protected by an error-correcting code. As a result, the loss of up to 30% of the code is tolerated, ie it can still be decoded.
  • a PLC has inputs, outputs, an operating system (the firmware) and an interface via which the user program can be loaded.
  • the user program determines how the outputs are to be switched depending on the inputs.
  • the operating system ensures that the current encoder status is always available to the user program. Using this information, the user program can switch the outputs in such a way that the machine or system functions in the desired manner.
  • the PLC is connected to the machine or system using sensors and actuators. There are also status displays.
  • the sensors are connected to the inputs of the PLC and tell the PLC what is happening in the machine or system. Examples of sensors are e.g. B.
  • the actuators are connected to the outputs of the PLC and offer the possibility of controlling the machine or system. Examples of actuators are contactors for switching on electric motors, electric valves for hydraulics or compressed air, but also modules for drive controls such as Motion control, speed control with controlled acceleration or deceleration, stepper motor controls.
  • piece goods 301 (see FIG. 3 c), which is displaced by a valve 104 or pneumatic cylinder 105, are detected and brought into a chronological sequence with a digital signal 103.
  • the sequence of movements of the valve 104 is shown on the basis of a graphic representation (see FIGS. 3c and 4c) in the form of a gradient between ti and ts. Due to the physical properties (when switching on at an accelerated rate) of the valve 104, a breakaway torque is generated in the movement sequence 304 (see FIG. 3b) when it is actuated, which causes an overshoot XL when Start causes. This is followed by an increase in speed up to t5 (see FIG. 3b).
  • This undesired effect has the disadvantage that there is no linear course between the start of the PWM control signal 303 (see FIG. 3a) and the valve travel (see FIG. 3b) and the cylinder 105 (see FIG. 3c).
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure 100 of the application when scanning the ID according to an embodiment.
  • the figure shows a controller S1, 101 with a digital control output DOUT, via which a first control output Do1, 102 a digital control signal 103, e.g. in the form of a pulse-width modulated signal Do1 for controlling a valve V1, 104.
  • the valve V1, 104 has a connection L1, 109 to a cylinder Z1, 105 with a movable piston rod K1, 106 which is deflected based on the control signal 103 or the actuation of the valve V1, 104.
  • the deflection includes a path between S1 and S5.
  • the controller S1, 101 is controlled by a loadable user program P1, 110, which can be accessed via the controller 101 or via a data cloud C1, 108 on an app (application program or application software) of a mobile communication device D1, 107, e.g. Mobile phone or tablet can be charged.
  • a loadable user program P1, 110 which can be accessed via the controller 101 or via a data cloud C1, 108 on an app (application program or application software) of a mobile communication device D1, 107, e.g. Mobile phone or tablet can be charged.
  • the app can change or adapt the user program P1, 110 in order to program the controller 101 accordingly.
  • a visible identification (ID) for example in the form of a QR code, is visibly applied to the controller 101 in order to identify the controller 101 accordingly.
  • Corresponding IDs 1 12, 1 13, for example as QR codes, are also attached to the valve 104 and the cylinder 105 in order to identify these components of the machine accordingly.
  • the mobile communication device 107 has optics or a camera 114 for the visible IDs 11 1, 112, 1 13 to scan and thus to identify the components control 101, valve 104 and cylinder 105 of the machine.
  • a piece goods 301 is to be shifted in the movement sequence from position X2 to position X3 (see FIGS. 3c and 4c).
  • the user program P1, 110 of the controller S1, 101 is e.g. via Bluetooth from the controller 101 to the app on the mobile communication device D1, 107, e.g. Mobile phone, smartphone or tablet, or, if previously stored in a cloud C1, 108, loaded from there into the app of the smartphone or tablet 107. Then all QR codes 1 11, 1 12, 1 13 are scanned.
  • a first technical integration test is carried out here in advance, e.g. whether the input voltage range of the valve V1, 104 corresponds to the output voltage range of the controller S1, 101.
  • the technical data stored by the manufacturer for each component are loaded into the user program P1, 110.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the structure 200 of the application when scanning the movement process according to an embodiment.
  • the mobile phone camera 114 is used to record an optical route recording of the movement process from the start S1 to the stop S5. That is, the optics or camera 114 of the mobile communication device D1, 107 scans the sequence of movements when a piston rod K1, 106 is moved and records the distance S1 to S5 covered.
  • the route 304 is analyzed with a clear referencing of the time marks between t1 to t5 and the way marks S1 to S5, as shown in FIG.
  • the movement profile thus determined is used for further optimization and is shown in an optimized form in FIGS. 4a, 4b and 4c.
  • the The user receives an optimized result shown on the display of his mobile communication device 107, as illustrated in FIG.
  • the representation is composed of a scope image 501, a time / path diagram 502, a graphic representation 503 and a video / image recording 504 in which the X axes (ie the time) are synchronous.
  • the advantage is that the user can record, check or readjust data or values directly on site during commissioning or during operation.
  • the stored data from the controller 101 or the cloud 108 can be repeatedly compared with one another for long-term measurements and used to determine wear limits.
  • a wear test of the valve 104 can also be carried out on site and compared with the data of a new valve.
  • FIG. 3a shows a voltage-time diagram of an exemplary digital output signal 303 of a PLC 101 in the form of a non-optimized PWM signal according to one embodiment.
  • the PWM signal 303 is a pulse-shaped signal that fluctuates between the two voltage amplitudes of approximately 2V and 25V.
  • the pulse width is modulated and serves as information for activating the valve 104.
  • 3b shows a path-time diagram of a non-optimized exemplary movement sequence 304 with a piston rod 106 according to an embodiment.
  • the piston rod 106 moves from a closed position at the distance S1 at a time between t0 and t1 to an initial position X1 at the distance S1 at time t1, further to a breakaway position XL at the distance S3 between the times t1 and t2. Then the piston rod 106 moves back a little into the position X2 at Distance S2 at time t2, further to position X3 for distance S3 at time t3, further to position X4 for distance S4 at time t4 and finally to position X5 for distance S5 at time t5.
  • 3c shows a schematic illustration of an exemplary mechanical arrangement according to an embodiment.
  • the cylinder 105 is actuated by the valve 104 to deflect the piston rod 106.
  • the piston rod 106 moves the piece goods 301, depending on the activation by the PWM signal 303, to the container with the fault-free pieces 302 or to the container with the reject pieces 303.
  • FIG. 3c shows the state in which the item 301 is in the initial position before the piston rod 106 is actuated .
  • FIG. 4a shows a voltage-time diagram of an exemplary optimized digital output signal 403 of the PLC in the form of an optimized PWM signal according to one embodiment.
  • the optimized PWM signal 403 has arisen from an optimization of the PWM signal 303 from FIG. the pulse width is modulated differently from the PWM signal 303 and serves as information for the optimal or optimized control of the valve 104 in order to control the path shown in FIG. 4b.
  • the optimization has arisen through a corresponding adaptation of the user program 110 of the controller 101 by the app of the mobile communication device 107. In other words, the user has made an adjustment in order to control a more favorable path-time curve 404, as shown in FIG. 4b.
  • FIG. 4b shows a path-time diagram of an optimized exemplary movement sequence 404 of a piston rod 106 according to an embodiment.
  • the piston rod 106 moves from the closed position for the distance S1 at a time between t0 and t1 to the breakaway position XL for the distance slightly below S2 between times t1 and t2. Then the piston rod 106 moves with a weaker setback than in Figure 3b, further into the position X2 at the distance S2 at the time t2, further into the position X3 at the distance S3 at the time t3, and back to the distance S1 at the time t4.
  • the course of the movement 404 is on the whole more linear than the course of movement 304 in FIG. 3b.
  • 4c shows a schematic representation of an exemplary mechanical arrangement according to an embodiment.
  • the cylinder 105 is actuated by the valve 104 in order to deflect the piston rod 106.
  • the piston rod 106 moves the piece goods 301, depending on the control by the PWM signal 403 to the container with the fault-free pieces 302 or to the container with the reject pieces 303.
  • FIG. 4c the state is shown in which the PWM signal 403 is set (ie optimized) so that the piece goods 301 are moved to the defect-free container.
  • FIG. 4c shows the state in which the item 301 is moved by the piston 106 into the fault-free container 302.
  • FIG. 5 shows an exemplary illustration 501, 502, 503, 504 on a display of a mobile communication device 107 according to an embodiment.
  • the scope image 501 represents the optimized PWM signal 403 from FIG. 4a.
  • the distance-time diagram 502 corresponds to the optimized distance-time diagram from FIG. 4b in accordance with the optimized movement sequence.
  • the graphic representation 503 is a graphic representation of the individual components of the mechanical structure from FIG. 4c.
  • the cylinder 105 is shown with QR code 113 on the left.
  • the piston rod 106 is shown at different points in time corresponding to the movement sequence of the path-time diagram 502 shown above. Thus, the piston 106 is in the starting position in the cylinder 105 at time t1 to move.
  • the representation 504 shows a sequence of successive camera images 510, 511, 512, 513, 514, 515 the optimized sequence of movements.
  • the time base is synchronous in all four representations, ie the optimized sequence of movements is illustrated at the same time but in different types of representation.
  • the optimized sequence of movements can be set or adapted by the operator of the machine using the app on his smartphone or mobile communication device 107, e.g. as described in more detail below for FIGS. 6 to 8.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a method 600 for starting up a machine according to the disclosure.
  • the machine is controlled via an app, e.g. an app 700 as described for FIG. 7, a mobile communication device 107, e.g. put into operation in accordance with the illustration in FIGS. 1 and 2 or FIG.
  • the machine comprises a plurality of components, e.g. a valve 104 and a cylinder 105, as described above for FIGS. 1 to 5.
  • the machine further comprises a programmable logic controller (PLC) 101, as described above with regard to FIGS. 1 and 2, for controlling the components 104, 105 based on corresponding control parameters.
  • a visible identification (ID) 112, 113 of the component 104, 105 is applied to each component 104, 105.
  • ID visible identification
  • the control parameters of the PLC 101 can be configured via a loadable, programmable user program 110, e.g. as described above for FIGS. 1 and 2.
  • the components of the machine can be movable or immovable mechanical or electrical components that carry out various functions of the machine and are treated in the user program as separate modules to which various control signals are assigned for activation. Each of these components is identified by its own ID and can be clearly identified. Through the visible ID, the identification is visible to the outside and can be recorded by a camera 114 and recognized by a processor of a mobile communication device 107 in accordance with the illustration for FIGS. 1 to 5.
  • the method 600 comprises the following steps: scanning 601 of the visible IDs 112, 113 of the components 104, 105 of the machine by the app 700 of the mobile communication device 107; Link 602 of the visible IDs 112, 1 13 of the
  • the adaptation 605 results in an optimized movement sequence 404, as described, for example, in FIG. 4b.
  • the adaptation 605 can be carried out by the user of the mobile communication device 107 with the aid of his app 700. That is to say, the user can use his app to set appropriate settings for the parameters of the user program 110 in order to optimize the movement of the machine.
  • the app 700 can support the user by displaying the sequence of movements as illustrated in FIG
  • the app can also optimize or adapt the parameters or parameterization independently or partially independently, for example by means of a suitable, predetermined optimization criterion to which the movement sequence is adapted.
  • the visible ID 112, 113 applied to each component 104, 105 comprises a corresponding QR code, e.g. shown in Figures 1 and 2.
  • a QR code is easy to generate and easy to recognize by the camera. It also provides a suitable identification of the machine's components.
  • the method 600 comprises the step of: controlling a camera 114 of the mobile communication device 107 through the app 700 to scan the visible IDs 112, 113 of the components 104, 105 of the machine, for example as described above for FIGS. 1 and 2.
  • the PLC 101 also receives a corresponding ID 11 to enable the assignment of the valve 104 and the cylinder 105 to the digital control output 102 of the PLC 101, which is responsible for the control of the valve 104 or cylinder 105 can be mapped accordingly.
  • the visible ID 112, 113 is uniquely assigned to the corresponding component 104, 105 and is stored in a memory of the PLC 101.
  • the linking 604 of the recorded movement sequence 304 takes place in a time-synchronized manner with the associated control output 102 of the PLC 101.
  • the method 600 comprises the step: Linking a path of the recorded movement sequence 304 with an amplitude curve 303 of the associated control output 102 of the PLC 101 at a corresponding time, e.g. as shown in FIGS. 3, 4 and 5.
  • the method 600 comprises the steps: determining a delay and / or a linearity of the recorded movement sequence 304; and adapting the control parameters of the PLC 101 based on a deviation of the delay from a predetermined delay and / or a deviation of the linearity from a predetermined linearity.
  • the user can set a suitable delay or linearity with the help of his app and the app then adapts the optimized movement sequence to it, so that, for example, from the
  • the method 600 comprises the steps: recording 603 an optimized movement sequence 404 of a component 105 of the machine based on the adapted control parameters of the PLC 101, e.g. as shown in FIG. 4b; and time-synchronous display of at least two of the following diagrams on the mobile communication device 107, e.g. according to the illustration in FIG. 5: time-distance diagram 502 of a component 105 of the machine, temporal amplitude curve 501 of the control output 102 of the PLC 101 associated with component 105, graphic
  • control outputs 102 of the PLC 101 are digital
  • Output signals 103 ready, e.g. preferably PWM signals 103 for controlling the respective components 104, 105 of the machine, e.g. described above for Figures 1 to 5.
  • the method 600 comprises the step of verifying an output voltage range of the digital output signals 103 of the PLC 101 against an input voltage range of a control input of the associated components 104, 105 of the machine based on manufacturer-specific technical data of the machine, e.g. as described above for FIGS. 1 to 5. It can thus be checked whether the digital output signal is suitable for controlling a corresponding component of the machine, or whether the component is overdriven or underdriven. I.e. Any errors in the user program can be corrected.
  • a component 105 of the machine comprises a cylinder 105 with a
  • Piston rod 106 for moving a piece goods 301.
  • the associated control output 102 of the PLC 101 provides a pulse-width-modulated control signal 103 which is used to control a valve 104 connected to the cylinder 105.
  • the method 600 comprises the step of: determining a degree of wear of a component 104, 105 of the machine based on a
  • Component 104 105 at different times. Based on the changes in
  • Movement sequence can be deduced from wear of individual components. E.g. allows a discontinuous behavior (many ripples in the movement or stair-like approach) to wear, e.g. close the valve or the piston.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of an app 700 of a mobile communication device 107 for starting up a machine according to the disclosure.
  • the machine is put into operation via the app 700.
  • the mobile communication device 107 can be designed, for example, as shown in FIGS. 1 and 2 or FIG.
  • the machine includes a plurality of components, e.g. Valve 104 and a cylinder 105, as described above for FIGS. 1 to 5.
  • the machine further comprises a programmable logic controller (PLC) 101, as described above with regard to FIGS. 1 and 2, for controlling the components 104, 105 based on corresponding control parameters.
  • PLC programmable logic controller
  • a visible identification (ID) 112, 113 of the component 104, 105 is applied to each component 104, 105. This can be done by prior application, gluing or attachment in any suitable form.
  • the control parameters of the PLC 101 can be configured via a loadable, programmable user program 110, for example as described above for FIGS. 1 and 2.
  • the components of the machine can be movable or immovable mechanical or electrical components that perform various functions of the machine and are treated in the user program as separate modules to which various control signals are assigned .
  • Each of these components is identified by its own ID and can be clearly identified. Through the visible ID, the identification is visible to the outside and can be recorded by a camera 114 and recognized by a processor of a mobile communication device 107 in accordance with the illustration for FIGS. 1 to 5.
  • the app 700 comprises the following modules or logic components: a logic 701 for scanning the visible IDs 1 12, 1 13 of the components 104, 105 of the machine, e.g. described above for Figure 6; a logic 702 for linking the visible IDs 112, 113 of the components 104, 105 with the associated control outputs 102 of the PLC 101 for controlling the respective components 104, 105, e.g. described above for Figure 6; a logic 703 for recording a movement sequence 304 of a component 105 of the machine, e.g.
  • the app 700 further comprises a logic for providing the user program 110 based on a transmission from the PLC 101 to the app 700 or based on loading from a cloud 108 into the app 700, as described above for FIGS. 1 to 5, for example.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a mobile communication device 107 for starting up a machine according to the disclosure.
  • the machine is started up via an app 700 of the mobile communication device 107, as described above for FIG.
  • the mobile communication device 107 can e.g. be designed according to the representation of Figures 1 and 2.
  • the machine comprises a plurality of components, e.g. a valve 104 and a cylinder 105, as described above with regard to FIGS. 1 to 5.
  • the machine further comprises a programmable logic controller (PLC) 101, as described above with regard to FIGS. 1 and 2, for controlling the components 104, 105 based on corresponding control parameters.
  • PLC programmable logic controller
  • a visible identification (ID) 112, 113 of the component 104, 105 is applied to each component 104, 105. This can be done by prior application, gluing or attachment in any suitable form.
  • the control parameters of the PLC 101 can be configured via a loadable, programmable user program 110, e.g. as described above for FIGS. 1 and 2.
  • the components of the machine can be movable or immovable mechanical or electrical components that perform various functions of the machine and are treated in the user program as separate modules to which various control signals are assigned for activation .
  • Each of these components is identified by its own ID and can be clearly identified. Through the visible ID, the identification is visible to the outside and can be recorded by a camera 114 and recognized by a processor of a mobile communication device 107 in accordance with the illustration for FIGS. 1 to 5.
  • the mobile communication device 107 comprises a processor 801 and a camera 114 or optics.
  • An app 700 runs on processor 801 and is designed to scan the visible IDs 112, 113 of components 104, 105 of the machine; to link the visible IDs 1 12, 1 13 of the components 104, 105 of the machine with the associated control outputs 102 of the PLC 101 for controlling the respective components 104, 105; to control the camera 114, a movement sequence 304 a To record component 105 of the machine, as described, for example, for FIG. 3; to link the recorded movement sequence 304 with the associated control output 102 of the PLC 101 based on the visible ID 113 of the component 105; and the control parameters 102 of the PLC 101 based on the recorded

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (600) zur Inbetriebnahme einer Maschine über eine App (700) eines mobilen Kommunikationsgeräts (107), wobei die Maschine eine Mehrzahl von Komponenten (104, 105) und eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS (101), zur Steuerung der Komponenten (104, 105) basierend auf entsprechenden Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder Komponente (104, 105) eine sichtbare Identifikation, ID (112, 113), der Komponente (104, 105) aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS (101) über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm (110) konfigurierbar sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Scannen (601) der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) der Maschine durch die App (700) des mobilen Kommunikationsgeräts (107); Verknüpfen (602) der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) mit zugehörigen Steuerausgängen (102) der SPS (101) zur Steuerung der jeweiligen Komponenten (104, 105); Aufzeichnen (603) eines Bewegungsablaufs (304) einer Komponente (105) der Maschine; Verknüpfen (604) des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (304) mit dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101) basierend auf der sichtbaren ID (113) der Komponente (105); und Anpassen (605) der Steuerparameter der SPS (101) basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf (304) der Komponente (105) und dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101).

Description

Techniken zur Inbetriebnahme einer Maschine
Die Erfindung betrifft Techniken zur Inbetriebnahme einer Maschine über eine App eines mobilen Kommunikationsgeräts. Insbesondere betrifft die Erfindung Techniken zum Parametrierabgleich und zeitlichen Synchronisierung eines Bewegungsablaufes bei der Inbetriebnahme der Maschine.
In der Industrie wird eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt. Diese wird zuvor auf digitaler Basis programmiert.
Die Steuerung besitzt Eingänge, Ausgänge, ein Betriebssystem (Firmware) und eine Schnittstelle, über die das Anwenderprogramm geladen werden kann. Das Anwenderprogramm legt fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden.
Die Beschaltung der Ein- und Ausgänge erfolgt über Sensoren und Aktoren. Die Programmierung des Anwenderprogramms wird über einen externen PC oder direkt auf der Steuerung, z.B. mit Hilfe eines Displays durchgeführt.
Nach der Programmierung und dem Aufspielen des Anwenderprogramms auf die Steuerung erfolgt ein Funktionstest in der Anlage bzw. Maschine. Dies wird vom Inbetriebnehmer durchgeführt, d.h. es wird vor Ort getestet, ob das Anwenderprogramm in Verbindung mit der Hardware in der Anlage zusammenspielt. Sollte eine Korrektur nötig sein, so wird das Anwenderprogramm geändert, wieder in die Steuerung geladen, und in der Anlage erneut getestet.
Dieses Vorgehen ist sehr zeitaufwendig, kostenintensiv und nicht mehr zeitgemäß.
Die Erfindung hat es zur Aufgabe, eine Lösung für eine einfachere Art zur Inbetriebnahme einer Maschine zu finden, insbesondere eine Lösung zu finden, bei der kein zeitintensives Nachparametrieren der Bewegungsabläufe eines Aktors im Anwenderprogramm mehr erforderlich ist. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Die Erfindung basiert auf der Idee, den Parametrierabgleich eines Bewegungsablaufes einer Maschine zu verbessern. Dieses geschieht mit einer Erweiterung der App zur Steuerung der PLC-Logik, d.h. des Anwenderprogramms der SPS.
Ein einmalig erzeugter QR-Code wird bei Inbetriebnahme der Maschine einmalig vergeben und auf die Komponenten sichtbar angebracht. Dieser Code wird den entsprechenden Komponenten und den digitalen Ausgängen eindeutig zugeordnet und im Speicher der Steuerung hinterlegt.
Mit Hilfe eines Handys bzw. Tablets oder Smartphones über eine App kann eine Überprüfung der Funktionen bei der Inbetriebnahme, z.B. die Wegstrecke eines Pneumatik- Zylinders oder die Drehbewegung eines Motors (Getriebemotors) vor Ort erfolgen.
Über die App können Parameter, wie z.B. Zeitabläufe, Schwellen sowie die Ein- /Ausgangskanäle verändert oder gesteuert werden.
Durch das Scannen des Aktors wird (1) eine eindeutige ID des Aktors ermittelt; (2) und erfolgt dann damit die Verknüpfung mit dem jeweiligen Ausgang der PLC-Logik. Zusätzlich erfolgt eine optische Aufnahme eines Bewegungsablaufs, z.B. bei einer Kolbenstange eines Pneumatik-/Hydraulikzylinders, bei der die Bewegung und die zeitliche Synchronisation mit dem digitalen Signal aus der PLC verknüpft wird.
Hierbei wird die Verzögerung und/oder die Linearität des Bewegungsablaufes ermittelt.
Eine elektrische Erfassung der Wegstrecke mit Hilfe eines Drehgebers oder Längensensors ist hier nicht mehr erforderlich.
Dieses Verfahren ist z.B. anwendbar bei elektrisch ansteuerbaren Ventilen oder an einem Umrichter, der über einen analogen Eingang angesteuert wird. Gemäß einem ersten Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Maschine über eine App eines mobilen Kommunikationsgeräts, wobei die Maschine eine Mehrzahl von Komponenten und eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) zur Steuerung der Komponenten basierend auf entsprechenden Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder Komponente eine sichtbare Identifikation (ID) der Komponente aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm konfigurierbar sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Scannen der sichtbaren IDs der Komponenten der Maschine durch die App des mobilen Kommunikationsgeräts; Verknüpfen der sichtbaren IDs der Komponenten mit zugehörigen Steuerausgängen der SPS zur Steuerung der jeweiligen Komponenten; Aufzeichnen eines Bewegungsablaufs einer Komponente der Maschine; Verknüpfen des aufgezeichneten Bewegungsablaufs mit dem zugehörigen Steuerausgang der SPS basierend auf der sichtbaren ID der Komponente; und Anpassen der Steuerparameter der SPS basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf der Komponente und dem zugehörigen Steuerausgang der SPS.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass der Parametrierabgleich des Bewegungsablaufes der Maschine verbessert werden kann. Durch die oben beschriebene Erweiterung der App zur Steuerung der PLC-Logik, d.h. des Anwenderprogramms der SPS, kann der Parametrierabgleich einfacher und zuverlässiger und schneller ausgeführt werden. Eine elektrische Erfassung der Wegstrecke mit Hilfe eines Drehgebers oder Längensensors ist hier nicht mehr erforderlich. Das Verfahren ermittelt die Verzögerung und/oder die Linearität des Bewegungsablaufes und sorgt für eine optimierte Einstellung der Parameter des Anwenderprogramms der SPS.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst die auf jeder Komponente aufgebrachte sichtbare ID einen entsprechenden QR Code.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Verfahren schnell und sicher ausgeführt werden kann, denn QR Codes sind eindeutige Code, die einfach anhand einer Kamera oder einer entsprechenden Optik gescannt werden können. Ferner sind QR Codes gut sichtbar und haben gute Rauschunterdrückungseigenschaften, so dass ein QR Code auch noch über weite Entfernungen sicher gescannt werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Ansteuern einer Kamera des mobilen Kommunikationsgeräts durch die App zum Scannen der sichtbaren IDs der Komponenten der Maschine.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Verhalten bzw. der Bewegungsablauf der Komponenten der Maschine über die Kamera aufgezeichnet werden kann und damit ein Zustand der Maschine entsprechend der Ansteuerung des Anwenderprogramms festgehalten werden kann. Dieser Zustand gibt Aufschluss, ob die Maschine sich so verhält wie gewünscht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die sichtbare ID der
entsprechenden Komponente eindeutig zugeordnet und in einem Speicher der SPS hinterlegt.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass jede Komponente der Maschine eindeutig identifizierbar ist. Die App kann diese Identifizierung jederzeit abfragen, indem sie den Speicher der SPS danach abfragt. D.h. die Zuordnung von sichtbaren IDs und digitalen Steuersignalen zur Ansteuerung der entsprechenden Komponenten ist im Speicher abgelegt und einfach auslesbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Verknüpfen des aufgezeichneten Bewegungsablaufs zeitlich synchronisiert mit dem zugehörigen
Steuerausgang der SPS.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass anhand des aufgezeichneten Bewegungsablaufs eindeutig auf den zugehörigen Steuerausgang der SPS geschlossen werden kann, welcher diesen Bewegungsablauf verursacht bzw. ansteuert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Verknüpfen eines Weges des aufgezeichneten Bewegungsablaufs mit einem
Amplitudenverlauf des zugehörigen Steuerausgangs der SPS zu einer entsprechenden Zeit. Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass eine zeitliche Eindeutigkeit oder Synchronizität gegeben ist zwischen dem Amplitudenverlauf des Steuerausgangs und dem Bewegungsablauf der entsprechenden Komponente, welche durch das Steuersignal angesteuert wird. So lässt sich der Steuerausgang effizient und eindeutig basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf anpassen, um einen optimierten Bewegungsablauf anzusteuern.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die Schritte: Bestimmen einer Verzögerung und/oder einer Linearität des aufgezeichneten
Bewegungsablaufs; und Anpassen der Steuerparameter der SPS basierend auf einer Abweichung der Verzögerung zu einer vorgegebenen Verzögerung und/oder einer Abweichung der Linearität zu einer vorgegebenen Linearität.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass sich der Bewegungsablauf so optimieren lässt, dass eine vorgegebene Verzögerung bzw. Linearität erreicht wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die Schritte: Aufzeichnen eines optimierten Bewegungsablaufs einer Komponente der Maschine basierend auf den angepassten Steuerparametern der SPS; zeitsynchrones Darstellen von zumindest zwei der folgenden Diagramme auf dem mobilen Kommunikationsgerät: Zeit-Weg Diagramm einer Komponente der Maschine, zeitlicher Amplitudenverlauf des der Komponente zugehörigen Steuerausgangs der SPS, Grafische Darstellung des aufgezeichneten Bewegungsablaufs, Kameradarstellung des aufgezeichneten
Bewegungsablaufs.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass verschiedene Aspekte und Beleuchtungen des Bewegungsablaufs in umfassender weise dargestellt werden, so dass der Nutzer einen umfassenden Eindruck der Bewegung der Maschinenkomponenten sowie der zugehörigen Steuersignale erhält und in die Lage versetzt wird, auf einfache Weise eine entsprechende Optimierung des Bewegungsablaufs vorzunehmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens stellen die Steuerausgänge der SPS digitale Ausgangssignale, insbesondere PWM Signale zur Steuerung der jeweiligen Komponenten der Maschine bereit. Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass der Nutzer die digitalen Ausgangssignale, welche den aufgezeichneten Bewegungsablauf ansteuern, im Blick hat und sie entsprechend optimieren kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den Schritt: Verifizieren eines Ausgangsspannungsbereichs der digitalen Ausgangssignale der SPS gegenüber einem Eingangsspannungsbereich eines Steuereingangs der zugehörigen Komponenten der Maschine basierend auf herstellerspezifischen technischen Daten der Maschine.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass der Nutzer auf einfache Weise testen kann, ob die Steuerausgänge den entsprechenden Komponenten zugeordnet sind, welche durch sie angesteuert werden sollen. D.h., ein Fehler in der Beschaltung der SPS kann effizient erkannt und korrigiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst eine Komponente der Maschine einen Zylinder mit einer Kolbenstange zur Verschiebung eines Stückguts, und der zugehörige Steuerausgang der SPS stellt ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal zur Ansteuerung eines mit dem Zylinder verbundenen Ventils bereit.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Verfahren anwendbar ist bei elektrisch ansteuerbaren Ventilen zur Aussortierung von Stückgut im Produktionsprozess oder auch an einem Umrichter, der über einen analogen Eingang angesteuert wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den Schritt: Bestimmen eines Verschleißgrades einer Komponente der Maschine basierend auf einem Vergleich einer Mehrzahl von aufgezeichneten Bewegungsabläufen der Komponente zu verschiedenen Zeiten.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass mit dem Verfahren auf einfache Weise ein Zustand der Maschine und ein Verschleiß ihrer Komponenten überprüft werden kann. Gemäß einem zweiten Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch eine App eines mobilen Kommunikationsgeräts zur Inbetriebnahme einer Maschine, wobei die Maschine eine Mehrzahl von Komponenten und eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS) zur Steuerung der Komponenten basierend auf entsprechenden
Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder Komponente eine sichtbare Identifikation (ID) der Komponente aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm konfigurierbar sind, wobei die App folgendes umfasst: eine Logik zum Scannen der sichtbaren IDs der Komponenten der Maschine; eine Logik zum Verknüpfen der sichtbaren IDs der Komponenten mit zugehörigen Steuerausgängen der SPS zur Steuerung der jeweiligen Komponenten; eine Logik zum Aufzeichnen eines Bewegungsablaufs einer Komponente der Maschine; eine Logik zum Verknüpfen des aufgezeichneten Bewegungsablaufs mit dem zugehörigen Steuerausgang der SPS basierend auf der sichtbaren ID der Komponente; und eine Logik zum Anpassen der Steuerparameter der SPS basierend auf dem aufgezeichneten
Bewegungsablauf der Komponente und dem zugehörigen Steuerausgang der SPS.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass der Parametrierabgleich des Bewegungsablaufes der Maschine verbessert werden kann. Durch die oben beschriebene Erweiterung der App zur Steuerung der PLC-Logik, d.h. des Anwenderprogramms der SPS, kann der Parametrierabgleich einfacher und zuverlässiger und schneller ausgeführt werden. Eine elektrische Erfassung der Wegstrecke mit Hilfe eines Drehgebers oder Längensensors ist hier nicht mehr erforderlich. Die App ermittelt die Verzögerung und/oder die Linearität des Bewegungsablaufes und sorgt für eine optimierte Einstellung der Parameter des Anwenderprogramms der SPS.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der App umfasst die App eine Logik zum
Bereitstellen des Anwenderprogramms basierend auf einer Übertragung von der SPS auf die App oder basierend auf einem Laden von einer Cloud in die App.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Anwenderprogramm auf einfache Art und Weise der App zur Verfügung gestellt werden kann. Die App kann das Anwenderprogramm entsprechend anpassen und über eine Schnittstelle in die SPS laden. Alternativ kann die App über die Schnittstelle zur SPS das Anwenderprogramm entsprechend einstellen und damit veranlassen, dass die entsprechenden Steuersignale zur Steuerung der Maschinenkomponenten durch das Anwenderprogramm erzeugt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch ein mobiles Kommunikationsgerät zur Inbetriebnahme einer Maschine, wobei die Maschine eine Mehrzahl von Komponenten und eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS, zur Steuerung der Komponenten basierend auf entsprechenden Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder Komponente eine sichtbare Identifikation, ID, der Komponente
aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS über ein ladbares
programmierbares Anwenderprogramm konfigurierbar sind, wobei das mobile
Kommunikationsgerät einen Prozessor und eine Kamera umfasst, wobei auf dem
Prozessor eine App läuft, die ausgebildet ist, die sichtbaren IDs der Komponenten der Maschine zu scannen; die sichtbaren IDs der Komponenten der Maschine mit
zugehörigen Steuerausgängen der SPS zur Steuerung der jeweiligen Komponenten zu verknüpfen; die Kamera anzusteuern, einen Bewegungsablauf einer Komponente der Maschine aufzuzeichnen; den aufgezeichneten Bewegungsablauf mit dem zugehörigen Steuerausgang der SPS basierend auf der sichtbaren ID der Komponente zu verknüpfen; und die Steuerparameter der SPS basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf der Komponente und dem zugehörigen Steuerausgang der SPS anzupassen.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass der Parametrierabgleich des Bewegungsablaufes der Maschine verbessert werden kann. Durch die oben beschriebene Erweiterung der App zur Steuerung der PLC-Logik, d.h. des Anwenderprogramms der SPS, kann der Parametrierabgleich einfacher und zuverlässiger und schneller ausgeführt werden. Eine elektrische Erfassung der Wegstrecke mit Hilfe eines Drehgebers oder Längensensors ist hier nicht mehr erforderlich. Das mobile Kommunikationsgerät ermittelt - über die App - die Verzögerung und/oder die Linearität des Bewegungsablaufes und sorgt für eine optimierte Einstellung der Parameter des Anwenderprogramms der SPS.
Gemäß einem vierten Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch ein computerlesbares nicht-flüchtiges Medium, auf dem Computerinstruktionen gespeichert sind, welche bei Ausführung auf einem Computer den Computer dazu veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Gemäß einem fünften Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor läuft.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus 100 der Applikation beim Scan der ID gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus 200 der Applikation beim Scan des Bewegungsvorgangs gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3a ein Spannungs-Zeit Diagramm eines beispielhaften digitalen Ausgangssignals
303 einer SPS 101 in Form eines nicht-optimierten PWM-Signals gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3b ein Weg-Zeit Diagramm eines nicht-optimierten beispielhaften
Bewegungsablaufs 304 einer Kolbenstange 106 gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3c eine schematische Darstellung einer beispielhaften mechanischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 4a ein Spannungs-Zeit Diagramm eines beispielhaften optimierten digitalen
Ausgangssignals 403 der SPS in Form eines optimierten PWM-Signals gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 4b ein Weg-Zeit Diagramm eines optimierten beispielhaften Bewegungsablaufs
404 einer Kolbenstange 106 gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 4c eine schematische Darstellung einer beispielhaften mechanischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform; io
Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung 501 , 502, 503, 504 auf einem Display eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens 600 zur Inbetriebnahme einer
Maschine gemäß der Offenbarung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer App 700 eines mobilen
Kommunikationsgeräts 107 zur Inbetriebnahme einer Maschine gemäß der Offenbarung; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 zur
Inbetriebnahme einer Maschine gemäß der Offenbarung.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier im beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen.
Es werden Vorrichtungen beschrieben, und es werden Verfahren beschrieben. Es versteht sich, dass Grundeigenschaften der Vorrichtungen auch für die Verfahren gelten und umgekehrt. Deshalb wird der Kürze halber gegebenenfalls auf eine doppelte Beschreibung solcher Eigenschaften verzichtet.
Die im folgenden beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren nutzen QR-Codes zur Markierung und Identifikation von Maschinenkomponenten. Der QR-Code („Quick Response“ bzw. schnelle Antwort) ist ein zweidimensionaler Code, der aufgrund seiner automatischen Fehlerkorrektur sehr robust und weit verbreitet ist. Der QR-Code besteht aus einer quadratischen Matrix aus üblicherweise schwarzen und weißen Quadraten, die die kodierten Daten binär darstellen. Eine spezielle Markierung in drei der vier Ecken des Quadrats gibt die Orientierung vor. Die Daten im QR-Code sind durch einen fehlerkorrigierenden Code geschützt. Dadurch wird der Verlust von etwa bis zu 30 % des Codes toleriert, d. h., er kann auch dann noch dekodiert werden.
Die im folgenden beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren nutzen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) zur Steuerung von Maschinen und Anlagen. Eine SPS hat im einfachsten Fall Eingänge, Ausgänge, ein Betriebssystem (die Firmware) und eine Schnittstelle, über die das Anwenderprogramm geladen werden kann. Das Anwenderprogramm legt fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden sollen. Das Betriebssystem stellt sicher, dass dem Anwenderprogramm immer der aktuelle Zustand der Geber zur Verfügung steht. Anhand dieser Informationen kann das Anwenderprogramm die Ausgänge so schalten, dass die Maschine oder die Anlage in der gewünschten Weise funktioniert. Die Anbindung der SPS an die Maschine bzw. Anlage erfolgt mit Sensoren und Aktoren. Hinzu kommen Statusanzeigen. Die Sensoren sind an die Eingänge der SPS geschaltet und vermitteln der SPS das Geschehen in der Maschine oder Anlage. Beispiele für Sensoren sind z. B. Taster, Lichtschranken, Endschalter, Inkrementalgeber oder Temperaturfühler, Füllstands-Sensoren etc. Die Aktoren sind an den Ausgängen der SPS angeschlossen und bieten die Möglichkeit, die Maschine oder Anlage zu steuern. Beispiele für Aktoren sind Schütze zum Einschalten von Elektromotoren, elektrische Ventile für Hydraulik oder Druckluft, aber auch Module für Antriebssteuerungen wie z.B. Motion Control, Drehzahlsteuerung mit kontrollierter Beschleunigung oder Verzögerung, Schrittmotorsteuerungen.
Im folgenden Anwendungsszenario wird ein Stückgut 301 (siehe Figur 3c), welches von einem Ventil 104 bzw. Pneumatik-Zylinder 105 verschoben wird, erfasst und in eine zeitliche Abfolge mit einem digitalen Signal 103 gebracht. Der Bewegungsablauf des Ventils 104 wird anhand einer grafischen Darstellung (siehe Figuren 3c und 4c) in Form eines Gradienten zwischen ti und ts dargestellt. Durch die physikalischen Eigenschaften (beim beschleunigten Einschalten) des Ventils 104 wird beim Ansteuern ein Losbrechmoment im Bewegungsablauf 304 (siehe Figur 3b) erzeugt, welches einen Überschwinger XL beim Start hervorruft. Darauf erfolgt eine Geschwindigkeitszunahme bis t5 (siehe Figur 3b). Dieser ungewollte Effekt hat den Nachteil, dass sich kein linearer Verlauf zwischen dem Start des PWM Ansteuersignal 303 (siehe Figur 3a) und dem Ventilweg (siehe Figur 3b) sowie dem Zylinder 105 (siehe Figur 3c) ergibt.
Damit der Anwender nicht durch stetiges Ändern des Anwenderprogrammes 1 10 (siehe Figur 1) das PWM-Ansteuersignal 303 (siehe Figur 3a) an den gewünschten Bewegungsablauf 404 (siehe Figur 4b) einer Kolbenstange 106 bzw. des Ventils (V1) 104 herantasten muss, werden im Folgenden Techniken beschrieben, die dem Anwender eine einfachere Art zur Inbetriebnahme einer Maschine ermöglichen, insbesondere bei denen kein zeitintensives Nachparametrieren der Bewegungsabläufe eines Aktors im Anwenderprogramm mehr erforderlich ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus 100 der Applikation beim Scan der ID gemäß einer Ausführungsform. Die Figur zeigt eine Steuerung S1 , 101 mit einem digitalen Steuerausgang DOUT, über den ein erster Steuerausgang Do1 , 102 ein digitales Steuersignal 103, z.B. in Form eines pulsweitenmodulierten Signals Do1 zur Ansteuerung eines Ventils V1 , 104 bereitstellt. Das Ventil V1 , 104 hat eine Verbindung L1 , 109 mit einem Zylinder Z1 , 105 mit einer beweglichen Kolbenstange K1 , 106, der basierend auf dem Steuersignal 103 bzw. der Betätigung des Ventils V1 , 104 ausgelenkt wird. Die Auslenkung umfasst einen Weg zwischen S1 und S5. Die Steuerung S1 , 101 wird von einem ladbaren Anwenderprogramm P1 , 110 gesteuert, welches über die Steuerung 101 oder über eine Daten-Cloud C1 , 108 auf eine App (Applikationsprogramm bzw. Applikationssoftware) eines mobilen Kommunikationsgeräts D1 , 107, z.B. Handy oder Tablet geladen werden kann.
Die App kann das Anwenderprogramm P1 , 1 10 verändern bzw. anpassen, um die Steuerung 101 entsprechend zu programmieren. Auf der Steuerung 101 ist eine sichtbare Identifikation (ID) 1 11 , z.B. in Form eines QR-Codes sichtbar aufgebracht, um die Steuerung 101 entsprechend zu identifizieren. Ebenfalls auf dem Ventil 104 und dem Zylinder 105 sind entsprechende IDs 1 12, 1 13, z.B. als QR-Codes sichtbar angebracht, um diese Komponenten der Maschine entsprechend zu identifizieren. Das mobile Kommunikationsgerät 107 verfügt über eine Optik bzw. Kamera 1 14, um die sichtbaren IDs 11 1 , 112, 1 13 zu scannen und damit die Komponenten Steuerung 101 , Ventil 104 und Zylinder 105 der Maschine zu identifizieren.
In dem oben beschriebenen Anwendungsszenario soll eine Stückgut 301 im Bewegungsablauf von der Position X2 auf die Position X3 (siehe Figuren 3c und 4c) verschoben werden.
Im Einzelnen ist der Vorgang wie folgt:
Das Anwenderprogramm P1 , 110 der Steuerung S1 , 101 wird z.B. per Bluetooth von der Steuerung 101 auf die App auf dem mobilen Kommunikationsgerät D1 , 107, z.B. Handy, Smartphone oder Tablet, übertragen, oder wenn zuvor in einer Cloud C1 , 108 abgespeichert, von dort aus in die App des Smartphones bzw. Tablet 107 geladen. Anschließend werden alle QR-Codes 1 11 , 1 12, 1 13 eingescannt.
Hier wird vorab eine erste technische Integrationsprüfung durchgeführt, z.B. ob der Eingangsspannungsbereich des Ventils V1 , 104 mit dem Ausgangsspannungsbereich der Steuerung S1 , 101 übereinstimmt. Dazu werden die vom Hersteller hinterlegten technische Daten für jede Komponente (Verzögerungen in Form von Bewegungslinearitäten) in das Anwenderprogramm P1 , 1 10 geladen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus 200 der Applikation beim Scan des Bewegungsvorgangs gemäß einer Ausführungsform.
Nach dem Starten des Anwenderprogramms 110 über die App wird mit Hilfe der Handy- Kamera 1 14 eine optische Wegstreckenaufnahme des Bewegungsvorgangs vom Start S1 bis zum Stopp S5 aufgenommen. D.h., die Optik bzw. Kamera 1 14 des mobilen Kommunikationsgeräts D1 , 107 scannt den Bewegungsablauf beim Verschieben einer Kolbenstange K1 , 106 und zeichnet die zurückgelegte Wegstrecke S1 bis S5 auf.
Es erfolgt die Analyse des Fahrweges 304 mit einer eindeutigen Referenzierung der Zeitmarken zwischen t1 bis t5 und der Wegmarken S1 bis S5, wie in Figur 3b dargestellt, und der zeitlichen Synchronisation mit dem PWM-Ansteuersignal 303, wie in Figur 3a dargestellt. Das somit ermittelte Bewegungsprofil wird für eine weitere Optimierung herangezogen und ist in optimierter Form in den Figuren 4a, 4b und 4c dargestellt. Das somit optimierte Ergebnis erhält der Anwender auf dem Display seines mobilen Kommunikationsgeräts 107 dargestellt, wie in Figur 8 illustriert. Die Darstellung setzt sich zusammen aus einem Scope-Bild 501 , einem Zeit-/Wegdiagramm 502, einer grafischen Darstellung 503 und einer Video-/Bildaufnahme 504, bei der die X-Achsen (d.h. die Zeit) synchron sind.
Der Vorteil besteht darin, dass bei der Inbetriebnahme oder im laufenden Betrieb durch den Anwender direkt vor Ort Daten bzw. Werte erfasst, geprüft oder nachjustiert werden können.
Wenn das Bewegungsprofil aufgenommen ist, kann auch eine Rückprojektion auf eine grafische Darstellung entsprechend Figur 4b bzw. ins Zeit-Weg Diagramm 502 gemäß Figur 8 erfolgen.
Die gespeicherten Daten aus der Steuerung 101 oder der Cloud 108 können für Langzeitmessungen wiederholt miteinander verglichen und zur Ermittlung von Verschleißgrenzen herangezogen werden.
Ebenso kann vor Ort eine Verschleißprüfung des Ventils 104 vorgenommen und mit den Daten eines neuen Ventils abgeglichen werden.
Fig. 3a zeigt ein Spannungs-Zeit Diagramm eines beispielhaften digitalen Ausgangssignals 303 einer SPS 101 in Form eines nicht-optimierten PWM-Signals gemäß einer Ausführungsform. Das PWM-Signal 303 ist ein pulsförmiges Signal, das zwischen den beiden Spannungsamplituden von etwa 2V und 25 V schwankt. Die Pulsbreite ist moduliert und dient als Information zur Ansteuerung des Ventils 104.
Fig. 3b zeigt ein Weg-Zeit Diagramm eines nicht-optimierten beispielhaften Bewegungsablaufs 304 mit einer Kolbenstange 106 gemäß einer Ausführungsform.
Die Kolbenstange 106 bewegt sich von einer Schließstellung bei der Wegstrecke S1 zu einer Zeit zwischen tO und t1 zu einer Anfangsstellung X1 bei der Wegstrecke S1 zur Zeit t1 , weiter zu einer Losbrechstellung XL bei der Wegstrecke S3 zwischen den Zeiten t1 und t2. Dann bewegt sich die Kolbenstange 106 wieder etwas zurück in die Stellung X2 bei der Wegstrecke S2 zur Zeit t2, weiter in die Stellung X3 bei der Wegstrecke S3 zur Zeit t3, weiter in die Stellung X4 bei der Wegstrecke S4 zur Zeit t4 und schließlich in die Stellung X5 bei der Wegstrecke S5 zur Zeit t5.
Fig. 3c zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften mechanischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform. Der Zylinder 105 wird von dem Ventil 104 betätigt, um die Kolbenstange 106 auszulenken. Die Kolbenstange 106 bewegt das Stückgut 301 , je nach Ansteuerung durch das PWM-Signal 303 zum Behälter mit den fehlerfreien Stücken 302 oder zum Behälter mit den Ausschuss-Stücken 303.
Die Zeitachsen in den Figuren 3a bis 3c sind synchron zueinander, d.h. zwischen t3 und t4 erfolgt die Einordnung zu den fehlerfreien Stücken 302 und zwischen t4 und t5 gegebenenfalls die Aussortierung zu den Ausschuss-Stücken 303. In Figur 3c ist gerade der Zustand dargestellt zu dem sich das Stückgut 301 in der Anfangsstellung vor Betätigung der Kolbenstange 106 befindet.
Fig. 4a zeigt ein Spannungs-Zeit Diagramm eines beispielhaften optimierten digitalen Ausgangssignals 403 der SPS in Form eines optimierten PWM-Signals gemäß einer Ausführungsform.
Das optimierte PWM-Signal 403 ist aus einer Optimierung des PWM-Signals 303 von Figur 3a entstanden, d.h. die Pulsbreite ist unterschiedlich moduliert gegenüber dem PWM-Signal 303 und dient als Information zur optimalen bzw. optimierten Ansteuerung des Ventils 104, um den in Figur 4b dargestellten Weg anzusteuern. Die Optimierung ist durch eine entsprechende Anpassung des Anwenderprogramms 1 10 der Steuerung 101 durch die App des mobilen Kommunikationsgeräts 107 entstanden. D.h., der Nutzer hat eine Anpassung vorgenommen, um einen günstigeren Weg-Zeit Verlauf 404, wie in Figur 4b dargestellt anzusteuern.
Fig. 4b zeigt ein Weg-Zeit Diagramm eines optimierten beispielhaften Bewegungsablaufs 404 einer Kolbenstange 106 gemäß einer Ausführungsform.
Die Kolbenstange 106 bewegt sich von der Schließstellung bei der Wegstrecke S1 zu einer Zeit zwischen tO und t1 zur Losbrechstellung XL bei der Wegstrecke etwas unterhalb von S2 zwischen den Zeiten t1 und t2. Dann bewegt sich die Kolbenstange 106 unter einem schwächeren Rücksetzer als bei Figur 3b, weiter in die Stellung X2 bei der Wegstrecke S2 zu der Zeit t2, weiter in die Stellung X3 bei der Wegstrecke S3 zum Zeitpunkt t3, und wieder zurück zur Wegstrecke S1 zum Zeitpunkt t4. Der Verlauf der Bewegung 404 ist im Ganzen linearer als der Bewegungsablauf 304 bei Figur 3b.
Fig. 4c zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften mechanischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform.
Wie schon bei Figur 3c, wird auch hier der Zylinder 105 von dem Ventil 104 betätigt, um die Kolbenstange 106 auszulenken. Die Kolbenstange 106 bewegt das Stückgut 301 , je nach Ansteuerung durch das PWM-Signal 403 zum Behälter mit den fehlerfreien Stücken 302 oder zum Behälter mit den Ausschuss-Stücken 303. Hier in Figur 4c ist der Zustand dargestellt, bei dem das PWM-Signal 403 so eingestellt (d.h. optimiert) ist, dass das Stückgut 301 zum fehlerfreien Behälter bewegt wird.
Die Zeitachsen in den Figuren 4a bis 4c sind ebenfalls synchron zueinander, d.h. zwischen t3 und t4 erfolgt die Einordnung zu den fehlerfreien Stücken 302. In Figur 4c ist gerade der Zustand dargestellt, zu dem das Stückgut 301 durch den Kolben 106 in den fehlerfreien Behälter 302 bewegt wird.
Fig. 5 zeigt eine beispielhafte Darstellung 501 , 502, 503, 504 auf einem Display eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 gemäß einer Ausführungsform. Das Scopebild 501 stellt das optimierte PWM Signal 403 aus Figur 4a dar. Das Weg-Zeit Diagramm 502 entspricht dem optimierten Strecken-Zeit Diagramm aus Figur 4b entsprechend dem optimierten Bewegungsablauf. Die grafische Darstellung 503 ist eine grafische Darstellung der einzelnen Komponenten des mechanischen Aufbaus aus Figur 4c. Dabei ist der Zylinder 105 mit QR Code 113 auf der linken Seite dargestellt. Die Kolbenstange 106 ist zu verschiedenen Zeitpunkten dargestellt entsprechend dem Bewegungsablauf des darüber gezeigten Weg-Zeit Diagramms 502. So ist der Kolben 106 zum Zeitpunkt t1 in der Anfangsposition im Zylinder 105. Zum Zeitpunkt t2 hat er sich bis zum Stückgut 301 bewegt, um das Stückgut zu bewegen. Zum Zeitpunkt t3 hat der Kolbenzylinder 106 das Stückgut in die Position„fehlerfrei“ 302 bewegt, wie oben zu Figur 4c dargestellt. Die Darstellung 504 zeigt eine Sequenz von aufeinanderfolgenden Kamerabildern 510, 511 , 512, 513, 514, 515 des optimierten Bewegungsablaufs. In allen vier Darstellungen ist die Zeitbasis synchron, d.h. es wird der optimierte Bewegungsablauf jeweils zur gleichen Zeit aber in verschiedenen Darstellungsarten illustriert.
Der optimierte Bewegungsablauf kann durch den Betreiber der Maschine mit Hilfe der App an seinem Smartphone bzw. mobilen Kommunikationsgerät 107 eingestellt bzw. angepasst werden, z.B. wie im Folgenden zu den Figuren 6 bis 8 näher beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 600 zur Inbetriebnahme einer Maschine gemäß der Offenbarung. Die Maschine wird dabei über eine App, z.B. eine App 700 wie zu Figur 7 beschrieben, eines mobilen Kommunikationsgeräts 107, z.B. entsprechend der Darstellung der Figuren 1 und 2 oder der Figur 8 in Betrieb genommen. Die Maschine umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, z.B. eine Ventil 104 und einen Zylinder 105, wie oben zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben. Die Maschine umfasst ferner eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 101 , wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben, zur Steuerung der Komponenten 104, 105 basierend auf entsprechenden Steuerparametern. Dabei ist auf jeder Komponente 104, 105 eine sichtbare Identifikation (ID) 112, 113 der Komponente 104, 105 aufgebracht. Dies kann durch vorheriges Aufbringen, Aufkleben oder Anbringen in jeder geeigneten Form erfolgt sein. Die Steuerparameter der SPS 101 sind über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm 110 konfigurierbar, z.B. wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben. Bei den Komponenten der Maschine kann es sich um bewegliche oder nicht bewegliche mechanische oder elektrische Komponenten handeln, die verschiedene Funktionen der Maschine ausführen und im Anwenderprogramm als eigene Module behandelt werden, denen verschiedene Steuersignale zur Ansteuerung zugeordnet sind. Jede dieser Komponenten ist durch die eigene ID gekennzeichnet und eindeutig identifizierbar. Durch die sichtbare ID ist die Identifizierung nach außen sichtbar und kann von einer Kamera 114 aufgenommen werden und von einem Prozessor eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 erkannt werden entsprechend der Darstellung zu den Figuren 1 bis 5.
Das Verfahren 600 umfasst die folgenden Schritte: Scannen 601 der sichtbaren IDs 112, 1 13 der Komponenten 104, 105 der Maschine durch die App 700 des mobilen Kommunikationsgeräts 107; Verknüpfen 602 der sichtbaren IDs 112, 1 13 der
Komponenten 104, 105 mit zugehörigen Steuerausgängen 102 der SPS 101 zur Steuerung der jeweiligen Komponenten 104, 105, z.B. gemäß der Darstellung in Figur 1 und 2; Aufzeichnen 603 eines Bewegungsablaufs 304 einer Komponente 105 der Maschine, z.B. gemäß der Darstellung in Figur 3a, 3b, 3c; Verknüpfen 604 des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 304 mit dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101 basierend auf der sichtbaren ID 1 13 der Komponente 105; und Anpassen 605 der Steuerparameter der SPS 101 basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf 304 der Komponente 105 und dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101 , z.B. gemäß der Darstellung in Figur 4a, 4b, 4c. Durch das Anpassen 605 entsteht ein optimierter Bewegungsablauf 404, wie z.B. in Figur 4b beschrieben. Das Anpassen 605 kann durch den Benutzer des mobilen Kommunikationsgeräts 107 erfolgen unter Zuhilfenahme seiner App 700. D.h. der Benutzer kann über seine App entsprechende Einstellungen der Parameter des Anwenderprogramms 1 10 einstellen, um den Bewegungsablauf der Maschine zu optimieren. Die App 700 kann dabei den Benutzer unterstützen durch entsprechende Darstellung des Bewegungsablaufs wie in Figur 5 illustriert, z.B. Darstellung der PWM Steuersignale 501 , des optimierten Weg-Zeit Diagramms 502, der grafischen Darstellung der Komponenten 503 und der verschiedenen Bewegungsaufnahmen als Kamerasequenz 504. Alternativ oder zusätzlich kann die App auch die Optimierung bzw. Anpassung der Parameter oder Parametrierung selbstständig oder teilweise selbstständig vornehmen, z.B. durch ein geeignetes vorgegebenes Optimierungskriterium, an das der Bewegungsablauf angepasst wird.
In einer präferierten Ausführungsform umfasst die auf jeder Komponente 104, 105 aufgebrachte sichtbare ID 112, 113 einen entsprechenden QR Code, wie z.B. in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Ein solcher QR Code ist einfach zu erzeugen und gut von der Kamera zu erkennen. Ferner bietet er eine geeignete Identifizierung der Komponenten der Maschine.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 den Schritt: Ansteuern einer Kamera 1 14 des mobilen Kommunikationsgeräts 107 durch die App 700 zum Scannen der sichtbaren IDs 112, 113 der Komponenten 104, 105 der Maschine, z.B. wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben. Neben den beweglichen Komponenten Ventil 104 und Zylinder 105 erhält auch die SPS 101 eine entsprechende ID 1 11 , um die Zuordnung des Ventils 104 und des Zylinders 105 zum digitalen Steuerausgang 102 der SPS 101 , welcher für die Ansteuerung des Ventils 104 bzw. Zylinders 105 verantwortlich ist, entsprechend abbilden zu können.
In einer Ausführungsform ist die sichtbare ID 112, 113 der entsprechenden Komponente 104, 105 eindeutig zugeordnet und in einem Speicher der SPS 101 hinterlegt.
Das Verknüpfen 604 des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 304 erfolgt zeitlich synchronisiert mit dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 den Schritt: Verknüpfen eines Weges des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 304 mit einem Amplitudenverlauf 303 des zugehörigen Steuerausgangs 102 der SPS 101 zu einer entsprechenden Zeit, z.B. gemäß der Darstellung in den Figuren 3, 4 und 5.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 die Schritte: Bestimmen einer Verzögerung und/oder einer Linearität des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 304; und Anpassen der Steuerparameter der SPS 101 basierend auf einer Abweichung der Verzögerung zu einer vorgegebenen Verzögerung und/oder einer Abweichung der Linearität zu einer vorgegebenen Linearität. Hier kann der Benutzer eine geeignete Verzögerung bzw. Linearität mit Hilfe seiner App einstellen und die App passt dann den optimierten Bewegungsablauf daran an, so dass beispielsweise aus dem
Bewegungsablauf von Figur 3b der optimierte Bewegungsablauf 404 gemäß Figur 4b entsteht.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 die Schritte: Aufzeichnen 603 eines optimierten Bewegungsablaufs 404 einer Komponente 105 der Maschine basierend auf den angepassten Steuerparametern der SPS 101 , z.B. gemäß der Darstellung zu Figur 4b; und zeitsynchrones Darstellen von zumindest zwei der folgenden Diagramme auf dem mobilen Kommunikationsgerät 107, z.B. gemäß der Darstellung in Figur 5: Zeit-Weg Diagramm 502 einer Komponente 105 der Maschine, zeitlicher Amplitudenverlauf 501 des der Komponente 105 zugehörigen Steuerausgangs 102 der SPS 101 , Grafische
Darstellung 503 des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 404, Kameradarstellung 504 des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 404. In einer Ausführungsform stellen die Steuerausgänge 102 der SPS 101 digitale
Ausgangssignale 103 bereit, z.B. vorzugsweise PWM Signale 103 zur Steuerung der jeweiligen Komponenten 104, 105 der Maschine, wie z.B. oben zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 den Schritt: Verifizieren eines Ausgangsspannungsbereichs der digitalen Ausgangssignale 103 der SPS 101 gegenüber einem Eingangsspannungsbereich eines Steuereingangs der zugehörigen Komponenten 104, 105 der Maschine basierend auf herstellerspezifischen technischen Daten der Maschine, z.B. wie oben zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben. Damit kann geprüft werden, ob das digitale Ausgangssignal geeignet ist, eine entsprechende Komponente der Maschine anzusteuern, oder ob die Komponente übersteuert oder untersteuert wird. D.h. eventuelle Fehler im Anwenderprogramm lassen sich korrigieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens 600, z.B. gemäß Darstellung in den Figuren 1 bis 5, umfasst eine Komponente 105 der Maschine einen Zylinder 105 mit einer
Kolbenstange 106 zur Verschiebung eines Stückguts 301. Der zugehörige Steuerausgang 102 der SPS 101 stellt ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal 103 bereit, das zur Ansteuerung eines mit dem Zylinder 105 verbundenen 109 Ventils 104 dient.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 600 den Schritt: Bestimmen eines Verschleißgrades einer Komponente 104, 105 der Maschine basierend auf einem
Vergleich einer Mehrzahl von aufgezeichneten Bewegungsabläufen 304, 404 der
Komponente 104, 105 zu verschiedenen Zeiten. Anhand der Änderungen im
Bewegungsablauf kann auf einen Verschleiß von einzelnen Komponenten geschlossen werden. Z.B. lässt ein unstetiges Verhalten (viele Ripple in der Bewegung oder treppenartiges Anfahren) auf einen Verschleiß z.B. am Ventil oder am Kolben schließen.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer App 700 eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 zur Inbetriebnahme einer Maschine gemäß der Offenbarung.
Die Maschine wird dabei über die App 700 in Betrieb genommen. Das mobile Kommunikationsgerät 107 kann z.B. gemäß der Darstellung der Figuren 1 und 2 oder der Figur 8 ausgebildet sein. Die Maschine umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, z.B. ein Ventil 104 und einen Zylinder 105, wie oben zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben. Die Maschine umfasst ferner eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 101 , wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben, zur Steuerung der Komponenten 104, 105 basierend auf entsprechenden Steuerparametern. Dabei ist auf jeder Komponente 104, 105 eine sichtbare Identifikation (ID) 112, 1 13 der Komponente 104, 105 aufgebracht. Dies kann durch vorheriges Aufbringen, Aufkleben oder Anbringen in jeder geeigneten Form erfolgt sein. Die Steuerparameter der SPS 101 sind über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm 110 konfigurierbar, z.B. wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben. Bei den Komponenten der Maschine kann es sich, wie oben zu Figur 6 bereits beschrieben, um bewegliche oder nicht bewegliche mechanische oder elektrische Komponenten handeln, die verschiedene Funktionen der Maschine ausführen und im Anwenderprogramm als eigene Module behandelt werden, denen verschiedene Steuersignale zur Ansteuerung zugeordnet sind. Jede dieser Komponenten ist durch die eigene ID gekennzeichnet und eindeutig identifizierbar. Durch die sichtbare ID ist die Identifizierung nach außen sichtbar und kann von einer Kamera 114 aufgenommen werden und von einem Prozessor eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 erkannt werden entsprechend der Darstellung zu den Figuren 1 bis 5.
Die App 700 umfasst dabei folgende Module oder Logikkomponenten: eine Logik 701 zum Scannen der sichtbaren IDs 1 12, 1 13 der Komponenten 104, 105 der Maschine, wie z.B. oben zu Figur 6 beschrieben; eine Logik 702 zum Verknüpfen der sichtbaren IDs 112, 1 13 der Komponenten 104, 105 mit zugehörigen Steuerausgängen 102 der SPS 101 zur Steuerung der jeweiligen Komponenten 104, 105, wie z.B. oben zu Figur 6 beschrieben; eine Logik 703 zum Aufzeichnen eines Bewegungsablaufs 304 einer Komponente 105 der Maschine, wie z.B. oben zu Figur 6 beschrieben; eine Logik 704 zum Verknüpfen des aufgezeichneten Bewegungsablaufs 304 mit dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101 basierend auf der sichtbaren ID 113 der Komponente 105; und eine Logik 705 zum Anpassen der Steuerparameter der SPS 101 basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf 304 der Komponente 105 und dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101 , wie z.B. oben zu Figur 6 beschrieben.
In einer Ausführungsform umfasst die App 700 ferner eine Logik zum Bereitstellen des Anwenderprogramms 1 10 basierend auf einer Übertragung von der SPS 101 auf die App 700 oder basierend auf einem Laden von einer Cloud 108 in die App 700, wie z.B. oben zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 zur Inbetriebnahme einer Maschine gemäß der Offenbarung.
Die Maschine wird dabei über eine App 700 des mobilen Kommunikationsgeräts 107 in Betrieb genommen, wie oben zu Figur 7 beschrieben. Das mobile Kommunikationsgerät 107 kann z.B. gemäß der Darstellung der Figuren 1 und 2 ausgebildet sein. Die Maschine umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, z.B. ein Ventil 104 und einen Zylinder 105, wie oben zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben. Die Maschine umfasst ferner eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 101 , wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben, zur Steuerung der Komponenten 104, 105 basierend auf entsprechenden Steuerparametern. Dabei ist auf jeder Komponente 104, 105 eine sichtbare Identifikation (ID) 112, 113 der Komponente 104, 105 aufgebracht. Dies kann durch vorheriges Aufbringen, Aufkleben oder Anbringen in jeder geeigneten Form erfolgt sein. Die Steuerparameter der SPS 101 sind über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm 110 konfigurierbar, z.B. wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben. Bei den Komponenten der Maschine kann es sich, wie oben zu Figur 6 bereits beschrieben, um bewegliche oder nicht bewegliche mechanische oder elektrische Komponenten handeln, die verschiedene Funktionen der Maschine ausführen und im Anwenderprogramm als eigene Module behandelt werden, denen verschiedene Steuersignale zur Ansteuerung zugeordnet sind. Jede dieser Komponenten ist durch die eigene ID gekennzeichnet und eindeutig identifizierbar. Durch die sichtbare ID ist die Identifizierung nach außen sichtbar und kann von einer Kamera 114 aufgenommen werden und von einem Prozessor eines mobilen Kommunikationsgeräts 107 erkannt werden entsprechend der Darstellung zu den Figuren 1 bis 5.
Das mobile Kommunikationsgerät 107 umfasst einen Prozessor 801 und eine Kamera 114 bzw. Optik. Auf dem Prozessor 801 läuft eine App 700, die ausgebildet ist, die sichtbaren IDs 112, 113 der Komponenten 104, 105 der Maschine zu scannen; die sichtbaren IDs 1 12, 1 13 der Komponenten 104, 105 der Maschine mit zugehörigen Steuerausgängen 102 der SPS 101 zur Steuerung der jeweiligen Komponenten 104, 105 zu verknüpfen; die Kamera 114 anzusteuern, einen Bewegungsablauf 304 einer Komponente 105 der Maschine aufzuzeichnen, wie z.B. zu Figur 3 beschrieben; den aufgezeichneten Bewegungsablauf 304 mit dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101 basierend auf der sichtbaren ID 113 der Komponente 105 zu verknüpfen; und die Steuerparameter 102 der SPS 101 basierend auf dem aufgezeichneten
Bewegungsablauf 304 der Komponente 105 und dem zugehörigen Steuerausgang 102 der SPS 101 anzupassen, wie z.B. zu den Figuren 4 und 5 beschrieben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren (600) zur Inbetriebnahme einer Maschine über eine App (700) eines mobilen Kommunikationsgeräts (107), wobei die Maschine eine Mehrzahl von
Komponenten (104, 105) und eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS (101), zur Steuerung der Komponenten (104, 105) basierend auf entsprechenden Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder Komponente (104, 105) eine sichtbare Identifikation, ID (112, 113), der Komponente (104, 105) aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS (101) über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm (110) konfigurierbar sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Scannen (601) der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) der Maschine durch die App (700) des mobilen Kommunikationsgeräts (107);
Verknüpfen (602) der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) mit zugehörigen Steuerausgängen (102) der SPS (101) zur Steuerung der jeweiligen
Komponenten (104, 105);
Aufzeichnen (603) eines Bewegungsablaufs (304) einer Komponente (105) der Maschine;
Verknüpfen (604) des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (304) mit dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101) basierend auf der sichtbaren ID (113) der Komponente (105); und
Anpassen (605) der Steuerparameter der SPS (101) basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf (304) der Komponente (105) und dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101).
2. Verfahren (600) nach Anspruch 1 ,
wobei die auf jeder Komponente (104, 105) aufgebrachte sichtbare ID (112, 113) einen entsprechenden QR Code umfasst.
3. Verfahren (600) nach Anspruch 1 oder 2, mit:
Ansteuern einer Kamera (114) des mobilen Kommunikationsgeräts (107) durch die App (700) zum Scannen der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) der Maschine.
4. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die sichtbare ID (112, 113) der entsprechenden Komponente (104, 105) eindeutig zugeordnet ist und in einem Speicher der SPS (101) hinterlegt ist.
5. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei das Verknüpfen (604) des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (304) zeitlich synchronisiert mit dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101) erfolgt.
6. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit:
Verknüpfen eines Weges des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (304) mit einem Amplitudenverlauf (303) des zugehörigen Steuerausgangs (102) der SPS (101) zu einer entsprechenden Zeit.
7. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit:
Bestimmen einer Verzögerung und/oder einer Linearität des aufgezeichneten
Bewegungsablaufs (304); und
Anpassen der Steuerparameter der SPS (101) basierend auf einer Abweichung der Verzögerung zu einer vorgegebenen Verzögerung und/oder einer Abweichung der Linearität zu einer vorgegebenen Linearität.
8. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit:
Aufzeichnen (603) eines optimierten Bewegungsablaufs (404) einer Komponente
(105) der Maschine basierend auf den angepassten Steuerparametern der SPS (101); zeitsynchrones Darstellen von zumindest zwei der folgenden Diagramme auf dem mobilen Kommunikationsgerät (107):
Zeit-Weg Diagramm (502) einer Komponente (105) der Maschine,
zeitlicher Amplitudenverlauf (501) des der Komponente (105) zugehörigen Steuerausgangs (102) der SPS (101),
Grafische Darstellung (503) des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (404), Kameradarstellung (504) des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (404).
9. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Steuerausgänge (102) der SPS (101) digitale Ausgangssignale (103), insbesondere PWM Signale (103) zur Steuerung der jeweiligen Komponenten (104, 105) der Maschine bereitstellen. 10. Verfahren (600) nach Anspruch 9, mit:
Verifizieren eines Ausgangsspannungsbereichs der digitalen Ausgangssignale (103) der SPS (101) gegenüber einem Eingangsspannungsbereich eines Steuereingangs der zugehörigen Komponenten (104, 105) der Maschine basierend auf
herstellerspezifischen technischen Daten der Maschine.
11. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei eine Komponente (105) der Maschine einen Zylinder (105) mit einer Kolbenstange (106) zur Verschiebung eines Stückguts (301) umfasst, und wobei der zugehörige Steuerausgang (102) der SPS (101) ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal (103) zur Ansteuerung eines mit dem Zylinder (105) verbundenen (109) Ventils (104) bereitstellt.
12. Verfahren (600) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit:
Bestimmen eines Verschleißgrades einer Komponente (104, 105) der Maschine basierend auf einem Vergleich einer Mehrzahl von aufgezeichneten Bewegungsabläufen (304, 404) der Komponente (104, 105) zu verschiedenen Zeiten.
13. App (700) eines mobilen Kommunikationsgeräts (107) zur Inbetriebnahme einer Maschine, wobei die Maschine eine Mehrzahl von Komponenten (104, 105) und eine speicherprogrammierbare Steuerung, SPS (101), zur Steuerung der Komponenten (104, 105) basierend auf entsprechenden Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder
Komponente (104, 105) eine sichtbare Identifikation, ID (112, 113), der Komponente (104, 105) aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS (101) über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm (110) konfigurierbar sind, wobei die App folgendes umfasst:
eine Logik (701) zum Scannen der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) der Maschine;
eine Logik (702) zum Verknüpfen der sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) mit zugehörigen Steuerausgängen (102) der SPS (101) zur Steuerung der jeweiligen Komponenten (104, 105);
eine Logik (703) zum Aufzeichnen eines Bewegungsablaufs (304) einer
Komponente (105) der Maschine; eine Logik (704) zum Verknüpfen des aufgezeichneten Bewegungsablaufs (304) mit dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101) basierend auf der sichtbaren ID (113) der Komponente (105); und
eine Logik (705) zum Anpassen der Steuerparameter der SPS (101) basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf (304) der Komponente (105) und dem
zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101).
14. App (700) nach Anspruch 13, mit
einer Logik zum Bereitstellen des Anwenderprogramms (110) basierend auf einer Übertragung von der SPS (101) auf die App (700) oder basierend auf einem Laden von einer Cloud (108) in die App (700).
15. Mobiles Kommunikationsgerät (107) zur Inbetriebnahme einer Maschine, wobei die Maschine eine Mehrzahl von Komponenten (104, 105) und eine
speicherprogrammierbare Steuerung, SPS (101), zur Steuerung der Komponenten (104, 105) basierend auf entsprechenden Steuerparametern umfasst, wobei auf jeder
Komponente (104, 105) eine sichtbare Identifikation, ID (112, 113), der Komponente (104, 105) aufgebracht ist, und wobei die Steuerparameter der SPS (101) über ein ladbares programmierbares Anwenderprogramm (110) konfigurierbar sind, wobei das mobile Kommunikationsgerät (107) einen Prozessor (801) und eine Kamera (114) umfasst,
wobei auf dem Prozessor (801) eine App (700) läuft, die ausgebildet ist, die sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) der Maschine zu scannen;
die sichtbaren IDs (112, 113) der Komponenten (104, 105) der Maschine mit zugehörigen Steuerausgängen (102) der SPS (101) zur Steuerung der jeweiligen
Komponenten (104, 105) zu verknüpfen;
die Kamera (114) anzusteuern, einen Bewegungsablauf (304) einer Komponente (105) der Maschine aufzuzeichnen;
den auf gezeichneten Bewegungsablauf (304) mit dem zugehörigen
Steuerausgang (102) der SPS (101) basierend auf der sichtbaren ID (113) der
Komponente (105) zu verknüpfen; und
die Steuerparameter (102) der SPS (101) basierend auf dem aufgezeichneten Bewegungsablauf (304) der Komponente (105) und dem zugehörigen Steuerausgang (102) der SPS (101) anzupassen.
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