DE10017775A1

DE10017775A1 - Eingabeverfahren für die Programmierung von industriellen Steuerungen

Info

Publication number: DE10017775A1
Application number: DE10017775A
Authority: DE
Inventors: Rolf Bluemel; Holger Grzonka; Josef Hammer; Peter Nagy
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-18
Also published as: EP1148398A3; DE50108132D1; US6795748B2; EP1148398A2; EP1148398B1; US20020022905A1

Abstract

Die Programmierung von Steuerungen (ST), insbesondere universellen Bewegungssteuerungen, wird durch graphische Eingabehilfsmittel (M, T, TL) für die Darstellung von Weg-Zeit-Verläufen von Bewegungsachsen und/oder Weg-Weg-Beziehungen für Paarungen von Leit- und Folgeachsen erleichtert. Durch die Erfindung wird insbesondere die Sicht- und Denkweise eines Maschinenbauers, nämlich das Denken in abstrakten Achsbewegungen bzw. Bewegungsabläufen unterstützt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Eingabeverfahren für die Pro grammierung von Achsbewegungen und Ereignissen bei indus triellen Steuerungen, die neben manuellen Eingabehilfsmitteln einen Bildschirm zum Visualisieren des Eingabeprozesses und zum Anzeigen resultierender Vorgänge aufweisen.

Es ist bekannt, sowohl für die Steuerung eines technischen Prozesses als auch für die Steuerung der Bewegung einer Ver arbeitungsmaschine graphische Eingabehilfsmittel sowie einen Bildschirm zur Visualisierung zu verwenden (Hans D. Kief: "NC/CNC Handbuch", 1995/96, Hanser Verlag, Seite 297, Bild 1 bzw. Seite 318, Bild 3). So kann ein Anwender z. B. Geometrie- und/oder Technologieinformationen graphisch eingeben und sichtbar machen. Diese Graphiken, die z. B. eine Werkstückgeo metrie anzeigen, werden direkt für die Programmierung der Steuerung verwendet.

Bei klassischen Produktionsmaschinen geht es weniger um die Bearbeitung eines Werkstücks, sondern um das Zusammenspiel von zwei oder mehr Achsen für die Durchführung des angestreb ten Produktionsprozesses. Dabei werden von der Steuerung un terschiedlichste Funktionen, wie Positionieren, Gleichlauf, Kurvenscheibenverhalten, sowie die Einbindung von Zeit- und wegabhängigen Bedingungen und Ereignissen, als auch deren kombinatorische Handhabung ermöglicht.

Die heutigen Eingabeverfahren richten sich in erster Linie an den Elektriker bzw. Elektroniker, der die vom Maschinenbau vorgegebenen Aufgaben in Form einer Programmierung in eine für die Steuerung verständliche Sprache umsetzt. Die Sicht weise eines Maschinenbauers, d. h. eines Maschinenkonstruk teurs, wird durch diese Art der graphischen Programmierung und Visualisierung aber nur unzureichend unterstützt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Eingabe verfahren zur Verfügung zu stellen, welches bereits die Vor gehensweise bzw. Denkweise des Maschinenbauers unterstützt und somit die Eingabe für einen Maschinenbauer wesentlich vereinfacht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe für ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass folgende Schritte aufeinanderfolgend durchgeführt werden:

a) Dem Anwender werden editierbare Leerdiagramme für Weg- Zeit-Verläufe für jeweils eine Achse und/oder Weg-Weg- Beziehungen für Paarungen von Leit- und Folgeachsen ange zeigt,
b) die Weg- und Zeitgrenzen und/oder Weg- und Zeiteinheiten werden bedarfsweise festgelegt,
c) mit den Eingabehilfsmitteln werden die Weg-Zeit-Verläufe und/oder die Weg-Weg-Beziehungen in die Diagramme einge zeichnet,
d) von der Steuerung wird gemäß den Schritten a bis c das Steuerungsprogramm und/oder der Steuerungscode für den Produktionsprozess generiert,

wobei editierte Änderungen in Steuerungsprogramm bzw. in den Steuerungscode wirken und rückwirken.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Eingabeverfahrens für die Programmierung von Achsbewegungen und Ereignissen bei indus triellen Steuerungen liegt darin, dass die Sicht- und Denk weise eines Maschinenbauers, nämlich das Denken in abstrakten Achsbewegungen bzw. Bewegungsabläufen, unterstützt wird. Ein Anwender kann bei dieser Art der Steuerungsprogrammierung, insbesondere hinsichtlich der Programmierung von Bewegungs steuerungen, in Weg-Zeit-Diagrammen sehr leicht den Weg-Zeit- Verlauf von Achsbewegungen eintragen. In Weg-Weg-Diagrammen kann der Anwender mit Hilfe der manuellen Eingabehilfsmittel auf einfache Weise die Beziehungen von Leit- und Folgeachsen eintragen. Die Visualisierung seiner Eingaben erfolgt daher innerhalb vorher festgelegter Weg- und/oder Zeitgrenzen. Der Anwender hat also die Möglichkeit, sich auf Weg- bzw. Zeitin tervalle zu konzentrieren. Er kann sich somit bei der Pro grammierung komplexer Bewegungsverläufe auf Teilabschnitte fokussieren. Weiterhin darf der Anwender bei der Beschriftung von Abszisse und Ordinate der Leerdiagramme die für ihn je weils günstigste Weg- bzw. Zeiteinheit wählen.

Der Anwender kann die Bewegungen unterschiedlicher Achsen derselben Maschine in jeweils separaten Diagrammen darstel len. Dies erleichtert die Programmierung, da vom Anwender die Bewegungsabläufe einer Achse bzw. die Beziehungen von Leit- und Folgeachse separat und nacheinander bearbeitbar sind.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass im selben Diagrammtyp unterschiedliche Achsbewegungsformen, wie z. B. Achspositio nierung, Gleichlauf oder Kurvengleichlauf dargestellt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass nach Eingabe der Weg-Zeit-Verläufe der jeweiligen Achsen und/oder Eingabe der Weg-Weg-Beziehungen für Paarungen von Leit- und Folgeachsen automatisch aus den Diagrammen eine entsprechende Steuerungssprache bzw. ein Steuerungsprogramm und/oder der Steuerungscode für die Steuerung generiert werden kann. Die Umsetzung in eine für die Steuerung verständliche Sprache wird dadurch zur Systemleistung. Die Steuerungssprache kann in Form einer höheren Programmiersprache, aber auch grafi scher Form (z. B. als Ablauf- oder Flussdiagramm) vorliegen.

Ein weiterer bedeutender Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch eine durchgängige integrierte Toolkette:

- genannten Eingabeverfahren
- Steuerungssprache
- Steuerungscode

der Anwender zum einen im klassischen Forward-Engineering un terstützt wird, zum anderen auch vom Anwender in einer späte ren Phase gemachte Änderungen automatisch in den vorhergehen den nachgezogen werden. Dadurch wird der Anwender auch im Round-Trip-Engineering unterstützt, d. h. Änderungen, die der Elektriker in der Programmierung (Ebene der Steuerungsspra che) vornimmt, werden in der Notation des Maschinenbauers (genanntes Eingabeverfahren) mitgeführt. Auf allen Ebenen wird somit die Konsistenz sowohl in Vorwärts-, als auch in Rückwärtsrichtung sichergestellt.

Eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass in die Diagramme für Weg-Zeit-Verläufe Achsposi tionierabschnitte und/oder Achsgleichlaufabschnitte eingetra gen werden. Der Anwender hat damit die Möglichkeit, den zeit lichen Ablauf von Positionier- und Gleichlauf-Verläufen in einem Diagramm, d. h. auf einen Blick präsentiert zu bekommen. Ein weiterer Vorteil dieser gemeinsamen Darstellung liegt darin, dass auf Grundlage dieses Diagramms die dazugehörigen Ableitungen (Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck) be rechnet und visualisiert werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Er findung liegt darin, dass mit den Eingabehilfsmitteln Symbole für Ereignisse und Kontrollanweisungen für die Weg-Zeit- Verläufe und/oder die Weg-Weg-Beziehungen in die Diagramme eingetragen werden. Dadurch können die Achsenbewegungen als Reaktion auf externe Ereignisse dargestellt werden und außer dem lassen sich durch das Einbringen von Kontrollanweisungen oder Logikbedingungen komplexe und/oder abhängige Achsverläu fe modellieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die in den Ereignis- und Kontrollsymbolen hinter legte Steuerungsinformation mit den Eingabehilfsmitteln in einem Teil- oder einem Unterbild korrelierend zu den Diagram men visualisierbar sind. Dadurch stehen einem Anwender in einfacher und ergonomischer Weise weitere Detailinformationen zur Verfügung, die in seinem jeweils aktuellen Arbeitsschritt Relevanz haben.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die erste und/oder zweite und/oder dritte Ablei tung der Weg-Zeit-Verläufe steuerungsseitig auf dem Bild schirm visualisiert werden. Durch diese Darstellung von Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Ruckdiagramm läßt sich die Verifikation des dynamischen Verhaltens der gesteu erten Achse kontrollieren. Das System kennt nämlich die phy sikalischen Grenzwerte jeder Achse und läßt solche Bewegungs abläufe einfach nicht zu, die eine größere Dynamik verlangen würden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass jeweils eine der visualisierten Ableitungen mit den Eingabehilfsmitteln durch Umzeichnen bearbeitet wird und die Auswirkungen auf die anderen zugehörigen Ableitungen so wie auf den Ausgangs-Weg-Zeit-Verlauf für die Steuerung visu alisiert wird. Der Anwender hat dadurch die Möglichkeit, in teraktiv mit den Eingabehilfsmitteln die vom System generier ten Ableitungen entsprechend der Bewegungsaufgabe weiter zu optimieren. Die Auswirkungen dieser anwenderseitig angebrach ten Modifizierungen auf die anderen zugehörigen Ableitungen sowie auf den erreichten Ausgangs-Weg-Zeit-Verlauf einer Ach se werden nach Ende der Eingabe steuerungsseitig prompt visu alisiert. Dadurch kann der Anwender die Auswirkungen von ein gebrachten Änderungen sofort in visueller Weise beurteilen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass in einem Gesamtschaubild mehrere bis alle Weg- Zeit-Verläufe in einer zeitsynchronen Darstellung in einem Teilbild oder einem Unterbild visualisiert werden und mit den Eingabehilfsmitteln korrelierbar sind. Der Anwender hat da durch die Möglichkeit, die Weg-Zeit-Verläufe aller Achsen, bzw. einer Teilmenge davon in einer Gesamtsicht mit einer zeitsynchronen Darstellung zu begutachten. Er kann dadurch sehr übersichtlich sehen, wo sich zu einem bestimmten Zeit punkt die im System befindlichen Achsen befinden. Mit Hilfe der Eingabehilfsmittel kann der Anwender auf einfache Weise den synchronen Start von Bewegungen mehrerer Achsen spezifi zieren. Der Anwender hat dadurch die Möglichkeit, hinsicht lich der Bewegungsaufgabe weitere Optimierungen einzubringen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass dabei auch mehrere bis alle Weg-Weg-Beziehungen visualisierbar sind. Dadurch ist es für den Anwender möglich, alle Weg-Weg-Beziehungen von Leit- und Folgeachse, die im System vorhanden sind bzw. eine Teilmenge davon in einem Übersichtsbild zu betrachten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass dem Anwender kontextabhängig eine Toolleiste mit verschiedenen Zeichenelementen zum Eintragen der Weg-Zeit- Verläufe und/oder Weg-Weg-Beziehungen bereitgestellt wird. Mit Tastatur, Maus oder sonstigen Eingabehilfsmitteln, wie z. B. Lichtgriffel kann der Anwender die Toolleiste bedienen und dabei sehr schnell Achsverläufe erzeugen. Die Kontextab hängigkeit erhöht dabei die Effizienz des Anwenders, denn ihm werden nur solche Zeichenelemente zur Verfügung gestellt, die er in der momentanen Eingabesituation auch wirklich sinn vollerweise benötigt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass bei den Weg-Weg-Beziehungen Punkte und/oder Be reiche qualitativ vorbestimmbarer Synchronität eintragbar sind. Der Anwender hat dadurch die Möglichkeit, innerhalb des Diagramms für die Weg-Weg-Beziehungen von Leit- und Folgeach se mit Hilfe der Eingabehilfsmittel Punkte für den Beginn ei nes Auf- bzw. Absynchronisierens anzugeben. Die Synchronisa tionsbereiche (Beginn bis Ende des Auf- bzw. Absynchronisie rens) werden dabei vom System auf Basis der zugrundeliegenden Verhältnisse berechnet und in den entsprechenden Bereich der Abszisse, auf der die Bewegung der Leitachse beschrieben wird, graphisch dargestellt. Durch diese Graphikelemente kann sich der Anwender bezüglich der Synchronität der bei einer Bewegungsabfolge beteiligten Achsen sehr gut eine Vorstellung machen und auf Basis dieser Informationen weitere Optimierun gen einbringen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass an Stelle oder zusätzlich zu Weg-Zeit-Verläufen und/oder Weg-Weg-Beziehungen beliebig andere systemimmanente Beziehungen von bis zu drei Größen als Leerdiagramm anzeigbar sind. Neben den üblicherweise in den Diagrammen verwendeten Größen wie Weg und Zeit kann man sich z. B. vorstellen, dass auch der Druckverlauf einer Einrichtung über die Zeit darge stellt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine automatische Überwachung und/oder Visuali sierung von Verstößen von Grenzwerten in den Weg-Zeit- Verläufen und/oder Weg-Weg-Beziehungen erfolgt. Durch diese systemimmanente Überwachungs- und Plausibilisierungsfunktion wird der Anwender entlastet, da er nicht selber diese Funkti onen durchführen muss, er kann sich daher auf seine eigentli chen Engineeringtätigkeiten konzentrieren.

Die wesentlichen mit der Erfindung erzielten Vorteile beste hen also insbesondere darin, dass der Anwender Bewegungszu sammenhänge von Achsen in graphischen Arbeitsdiagrammen for mulieren kann. Dadurch läßt sich in die Programmierung von Produktionsmaschinen (prinzipiell jedoch auch bei Werkzeugma schinen oder Robotern) eine stärkere maschinenbauerorientier te Sicht einbringen. Maschinenkonstrukteure und Maschinen bauer, die sehr stark in Weg-Zeit-Diagrammen oder in Weg-Weg- Beziehungsdiagrammen denken, können dadurch auf effiziente Art und Weise Programme für Prozeßsteuerung und insbesondere für Bewegungssteuerungen erstellen. Insbesondere wird die Ef fizienz dieser Art der Programmierung dadurch erhöht, dass aus den Diagrammeingaben automatisch die Programme für die Steuerungen generiert werden. Außerdem sind diese Diagramme sehr gut geeignet, um eine einheitliche und eindeutige Kommu nikation zwischen Maschinenbauer und Elektrotechniker zu ge währleisten.

Ein Ausführungbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Übersichtsbild, das Möglichkeiten der Program mierung einer Steuerung anzeigt, sowie die Verbin dungen der Steuerung zu Geräten eines technischen Prozesses andeutet,

Fig. 2 ein Monitorbild mit Weg-Zeit-Verlauf einer Achse, sowie daraus abgeleiteten Diagrammen,

Fig. 3 ein Diagramm mit Weg-Weg-Beziehungen mit Synchroni sierungspunkten und Synchronisierungsphasen,

Fig. 4 in Form einer Tabelle mögliche Synchronisations punkte für Weg-Weg-Beziehungen, sowie deren Be schreibung,

Fig. 5 ein Diagramm, für den Weg-Zeit-Verlauf, mit zwei Positionierabschnitten und einem dazwischenliegen den Gleichlaufabschnitt,

Fig. 6. Eingabesymbole für die Positionierabschnitte in Weg-Zeit-Diagrammen,

Fig. 7 ein Diagramm, für den Weg-Zeit-Verlauf, in dem der Achspositioniervorgang durch ein Stop-Ereignis un terbrochen wird,

Fig. 8 ein Diagramm, für den Weg-Zeit-Verlauf, in dem der Achspositioniervorgang in Abhängigkeit einer Kon trollanweisung verändert fortgesetzt wird.

Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt als Übersichtsbild die Ver bindung einer Steuerung ST sowohl zum technischen Prozess (Peripherie, Motore etc.) als auch zum Entwicklungssystem auf einer Rechenanlage R (z. B. PC). Üblicherweise wird einer Steuerung ST, insbesondere für die Steuerung für Bewegungsab läufe, das Steuerungsprogramm SP (in textueller oder grafi scher Form) zugeführt. Dieses Steuerungsprogramm SP wird auf einer Rechenanlage R erstellt und über den bidirektionalen Informationspfad I2 in die Steuerung ST geladen. Das Erstellen des Steuerungsprogramms SP auf der Rechenanlage R und das La den des Steuerungsprogramms über den Informationspfad I2 auf die Steuerung ST ist die klassische Vorgehensweise, die übli cherweise verwendet wird.

Die Intelligenz der Steuerung ST kann auch ganz oder teilwei se in die Rechenanlage R integriert sein kann. Eingabehilfs mittel der Rechenanlage R sind eine Tastatur T sowie eine Maus M. Zur Visualisierung von Benutzereingaben sowie zur Darstellung von Berechnungsergebnissen wird ein Monitor MR verwendet. Als visuelles Eingabehilfsmittel steht eine Tool leiste TL dem Anwender zur Verwendung, die er mit Hilfe der Maus M verwenden kann. An Stelle der Maus M können selbstver ständlich Lichtgriffel, Touchsensorik o. ä. treten. Die Infor mationsverarbeitung innerhalb der Rechenanlage R geschieht in der Datenverarbeitungseinheit DV. In Fig. 1 sind die Elemente der Rechenanlage R innerhalb der gestrichelten Linie darge stellt. Auch das Steuerungsprogramm SP ist innerhalb der ge strichelten Linie dargestellt, da es auf der Rechenanlage er zeugt wird.

Die Programmierung von Produktionsmaschinen in einer Steue rungssprache bzw. mit einem Steuerungsprogramm unterstützt in erster Linie die Sichtweise eines Elektrikers bzw. Elekt ronikers. Um auch die Sicht- und Denkweise eines Maschinen bauers zu unterstützen, kann der Anwender mit den Eingabe hilfsmitteln den Weg-Zeit-Verlauf einer Achse sowie Weg-Weg- Beziehungen mehrerer Achsen erzeugen und sich auf dem Monitor MR darstellen lassen. Diese graphischen Benutzereingaben werden von der Rechenanlage R in ein Steuerungsprogramm SP umgewandelt, d. h. über den Informationspfad I1 in das Format eines Steuerungsprogramms SP überführt. Über den Informa tionspfad I2 erfolgt die weitere Übertragung zur Steuerung ST. Ein Compiler erzeugt aus dem Steuerungsprogramm den ablaufbaren Steuerungscode. Änderungen im Steuerungscode wer den automatisch im Steuerungsprogramm und in den Eingabedia grammen nachgezogen, Änderungen im Steuerungsprogramm werden in den Eingabediagrammen und im Steuerungscode nachgezogen. Deshalb sind die Informationspfade I1 und I2 bidirektional dargestellt. Über die Informationspfade I1 und I2 kann die Rechenanlage R darüber hinaus von der Steuerung ST aktuelle Informationen über den Zustand des technischen Prozesses er halten.

Die folgenden Geräteeinheiten werden beispielhaft zur Steue rung eines technischen Prozesses verwendet: zwei Antriebe A1, A2 mit den Motoren M1 und M2 sowie ein Linearmotor LA. Die Steuerung ST erhält die Informationen über die Istsituationen dieser Geräte über ϕ1_ist, ϕ2_ist und ϕ3_ist. Über ϕ1_soll bis ϕ3_soll werden die Geräte jeweils mit den Sollvorgaben der Steuerung ST versorgt. Hierbei handelt es sich um eine der Anschaulich keit halber äußerst reduzierte Ausbildung eines technischen Prozesses. Durch drei Punkte ist angedeutet, dass weitere Ge räte an der Steuerung ST bedient werden können.

Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt auf der rechten Seite für einen ebenfalls sehr anschaulichen Prozeß ein Monitorbild des Monitors MR mit einem Weg-Zeit-Verlauf s = f(t) einer Achse, sowie daraus abgeleiteten Diagrammen v = f'(t) und a = f"(t) Aus dem Weg-Zeit-Diagramm s f(t) werden die darunter ange ordneten Diagramme für Geschwindigkeit v = f'(t) bzw. Be schleunigung a = f"(t) vom System automatisch generiert. In den Diagrammen bedeutet bei den Achsbeschriftungen t die Zeit, s der Weg, v die Geschwindigkeit und a die Beschleuni gung der entsprechenden Achse. Darüber hinaus ist es auch möglich aus dem Weg-Zeit-Verlauf s = f(t) einer Achse, den Ruck r = f'''(t) generieren und anzeigen zu lassen.

Die Toolleiste TL, die sich in Fig. 2 am oberen Ende des Moni tors MR befindet, könnte auch an einer anderen beliebigen Stelle des Monitors MR vom Anwender angeordnet werden. Als Toolelemente können Linearbewegungen (durch Pfeil angedeu tet), Verschleifungen (durch Sinusverlauf angedeutet) und di verse weitere Funktionen, die durch Leerfelder und drei Punk te angedeutet sind, vorgesehen sein.

Ein Anwender kann beliebig viele Weg-Zeit-Verläufe von Achsen eingeben und sich die dazugehörigen Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- oder auch Ruckdiagramme generieren lassen. Um nicht den Überblick zu verlieren bzw. um sich einen Ein druck von der Gesamtsituation im System zu verschaffen, kann ein Anwender mehrere bis alle Weg-Zeit-Verläufe der jeweili gen Achsen in einer zeitsynchronen Darstellung in einem Ge samtschaubild erhalten. Das Teilbild des linken Bereichs des Monitors MR zeigt beispielhaft ein solches Gesamtschaubild, wobei hier zwei im System befindliche Achsen untereinander angeordnet werden. Durch senkrechte Hilfslinien (durchgehend bzw. gestrichelt) sind zeitliche Korrespondenzzeiten bzw. Zeitbereiche angedeutet. Durch das Pfeilpaar an der durchge zogenen Hilfslinie ist deren Editierbarkeit angedeutet, wor auf im folgenden noch eingegangen wird.

Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit Weg-Weg- Beziehungen mit Synchronisationspunkten P1, P2 und Synchroni sierungsphasen SP1, SP2. In dem Diagramm wird die Weg-Weg- Beziehung zweier Achsen S1 und S2 in mm-Wegen dargestellt. Der Verlauf der sich ergebenden Weg-Weg-Beziehung der Achsen S1 und S2 wird durch die Achsbahnbeschreibung AB gezeigt. Mit Hilfe von Weg-Weg-Diagrammen lassen sich insbesondere Master- Slave-Beziehungen von Achsen, d. h. Beziehungen zwischen Leit- und Folgeachse, sehr anschaulich darstellen. Der Synchronisa tionspunkt P1 zeigt den Beginn der Gleichlaufphase zwischen den beiden Achsen S1 und S2 an. Die Breite der dazugehörigen Aufsynchronisierungsphase SP1 wird vom System automatisch be rechnet und dargestellt. Der Synchronisationspunkt P2 zeigt das Ende der Gleichlaufphase und den Beginn der Absynchroni sierungsphase SP2 an. Die Länge der Absynchronisierungsphase SP2 wird vom System automatisch berechnet. Einzelheiten zu den Synchronisationspunkten werden im folgenden im Zusammen hang mit Fig. 4 noch dargelegt. Für die Berechnung der Breite eines Synchronisierungsbereiches, wie er in der Darstellung schraffiert angedeutet ist, werden vom System auch dynamische Einstellungen, wie Mastergeschwindigkeit, Getriebefaktor, ma ximale Beschleunigung und Geschwindigkeitsprofil berücksich tigt.

In der Darstellung gemäß Fig. 4 werden die einem Anwender zur Verfügung stehenden Synchronisationspunkte in Tabellenform beschrieben. Diese Synchronisationspunkte können einem Anwen der über die Toolleiste TL, shortcuts o. ä. angeboten werden. In der Tabelle wird gezeigt, dass ein durch ein offenes Drei eck angedeuteter Synchronisationspunkt zum Zwecke des Aufsyn chronisierens angeboten sein kann, der für Punkte verwendet wird, bei denen weder Master- noch Slave-Position gegeben sind. Eine derartige Situation kann als "immediately" be zeichnet werden. In der folgenden Zeile ist durch ein halb ausgefülltes Dreieck ebenfalls zum Zwecke des Aufsynchroni sierens ein Fall angedeutet, bei dem die Master-Position ge geben ist, ein derartiges Synchronisieren kann als "on Master Reference" bezeichnet werden.

Eine dritte Möglichkeit des Aufsynchronisierens ist in der darunterliegenden Zeile angedeutet, wobei durch ein schwarz weiß kariertes Quadrat der Fall beschrieben wird, bei welchem Master- und Slave-Position gegeben sind. Hierbei liegen vor "on Master and Slave Reference", "immediately with Reference" und "next with Reference".

Für den Fall des Absynchronisierens können ebenfalls Synchro nisationspunkte zum Zustand angegeben werden, bei dem weder Master- noch Slave-Position gegeben sind, d. h. zum Zustand "immediately", wobei auch hier ein Andeuten des Synchronisa tionspunktes mit einem offenan Dreieck angedeutet ist, wobei dieses Dreieck mit seiner Spitze jedoch nach links gewendet ist. Ebenso kann für den Fall, dass Masterposition gegeben ist, d. h. "on Master Reference", ein Synchronisationspunkt durch ein halb ausgefülltes Dreieck angedeutet werden, der, da es sich um ein Absynchronisieren handelt, mit der Spitze des Dreiecks links weisend ausgebildet ist.

Die linke Spalte von Fig. 4 zeigt somit die Tools, die einem Anwender zur Synchronisation von Achsen, d. h. zur Modellie rung des Gleichlaufs zur Verfügung stehen. Die in der linken Spalte von Fig. 4 dargestellten Symbole kann ein Anwender zur Modellierung des Achsgleichlaufs, wie beispielweise im Dia gramm gemäß Fig. 3 dargestellt, als Beschreibungselemente ver wenden.

Die Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt ein Diagramm für den Weg- Zeit-Verlauf s = f(t) einer Achse. Die Zeit t (Einheit Sekun den) wird auf der Abszisse aufgetragen, der Weg s (Einheit Millimeter) auf der Ordinate. Das Diagramm besteht aus zwei Positionierabschnitten POS1 und POS2, sowie einem dazwischen liegenden Gleichlauf- bzw. Synchronisationsabschnitt GEAR. Die drei Abschnitte sind durch vertikale Linien getrennt. Je der Abschnitt besitzt auf der Abszisse eine eigene (bei Null beginnende) Skalierung. Es ist aber auch vorstellbar, dass eine einzige über alle Abschnitte fortlaufende Skalierung verwendet wird. Im Gleichlaufabschnitt GEAR besitzt die Ab szisse eine zweite Skalierung (Beschriftung oberhalb der Ach se). Diese zweite Skalierung ist abhängig von der zugeordne ten Masterachse.

In Fig. 5 wird die Achspositionierung im ersten Positionierab schnitt POS1 durch den Positionierpfeil PF1 dargestellt. Der Positionierpfeil PF1 beginnt im Ursprung des Diagramms und endet zum Zeitpunkt t = 4 in der Position s = 300. Ab dieser Po sition geht die Achse in eine Gleichlaufphase über. Die Gleichlaufphase wird im Gleichlaufabschnitt GEAR durch die Gleichlauflinie GL dargestellt. Im Gleichlaufabschnitt wird die Achsbewegung nicht nur in Abhängigkeit von der Zeit, son dern auch in Abhängigkeit von einer Masterachse dargestellt. Die Geschwindigkeit der Masterachse (V_Master = 150 mm/s und die dazugehörige Maßeinheit, hier der Weg s in mm) werden im obe ren Teil des Gleichlaufabschnitts GEAR gezeigt. Die Gleich lauflinie GL beginnt beim Endpunkt des Positionierpfeils PF1 und endet bei (t = 3, s = 200; bezogen auf den Gleichlaufab schnitt GEAR). Geschwindigkeitsänderungen der Masterachse ha ben unmittelbaren Einfluss auf die Darstellung des Diagramms. So wird z. B. bei einer Reduzierung der Geschwindigkeit der Masterachse die Breite des Gleichlaufabschnitts GEAR entspre chend größer dargestellt. Eine zeitproportionale Darstellung der Achsbewegung im Gleichlaufabschnitt ist somit gewährleis tet.

Auf den Gleichlaufabschnitt GEAR folgt der Positionierab schnitt POS2. Der Positionierpfeil PF2 beginnt im Endpunkt der Gleichlauflinie GL und endet bei (t = 3, s = 50; bezogen auf den Positionierabschnitt POS2). In Fig. 5 wird dargestellt, dass auf einfache Art und Weise neben den zwei Parametern Weg und Zeit auch noch weitere bewegungsspezifische Parameter (z. B. die Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Masterach se) in Bewegungsdiagramme eingebracht werden können. Der Vor teil von Diagrammen gemäß Fig. 5 liegt darin, dass in einem einzigen Diagramm Positionier- und Gleichlaufverläufe von Achsen dargestellt werden können, und dass sich aus dieser gemeinsamen Darstellung die dazugehörigen Ableitungen (Ge schwindigkeit, Beschleunigung, Ruck) generieren lassen.

In Fig. 5 sind in den Positionierabschnitten POS1 und POS2 je weils zwei unterschiedliche Typen von Positionierpfeilen (PF1 und PF2) dargestellt. Der volle Positionierpfeil PF1 wird für die Positionierung einer Achse in eine absolute Position ver wendet, der leere Positionierpfeil PF2 mit einem "+"-Zeichen an der Spitze wird für das Fahren einer Achse dargestellt.

In der Darstellung gemäß Fig. 6 sind die einem Anwender zur Verfügung stehenden Positionierpfeile zum Einbringen von Po sitionierbefehlen beschrieben. Diese Positionierbefehle kön nen einem Anwender über die Toolleiste TL, shortcuts o. ä. an geboten werden. In Teilbild I wird gezeigt, dass ein voller Pfeil mit einer Decke für die Positionierung einer Achse in eine absolute Position verwendet wird. In Teilbild 11 wird angedeutet, dass durch einen vollen Pfeil mit einem "+"- Zeichen an der Spitze Positionierungen relativ zur aktuellen Position dargestellt werden. Mit einem leeren Pfeil mit einem "+"-Zeichen an der Spitze aus Teilbild III wird das Fahten einer Achse dargestellt. In Teilbild IV ist ein voller Pfeil mit "+"-Zeichen an der Spitze und "+"-Zeichen in einem Kreis am Anfang dargestellt. Damit wird die Summe einer Basisbewe gung und einer relativen Positionierung als überlagerte Bewe gung dargestellt. Teilbild V zeigt einen leeren Pfeil mit "+"-Zeichen an der Spitze und "+"-Zeichen in einem Kreis am Anfang. Damit wird die Summe einer Basisbewegung und eines Fahr-Befehls dargestellt.

Teilbild VI zeigt eine Cursordarstellung für die Positionie rung und das Ziehen der Pfeile innerhalb der Diagramme. Die ser Cursor erscheint während der Bearbeitung an der jeweili gen Pfeilspitze. Ein Anwender kann mit den Eingabehilfsmit teln, z. B. mit der Maus (M; Fig. 1) den Cursor und somit den dazugehörigen Pfeil positionieren. Zugehörig zu einem Pfeil, in Teilbild VI rechts neben dem Cursor dargestellt, kann ein Informationsfeld dargestellt werden. In diesem Informations feld können z. B. die Bewegungsdauer bzw. Zeit- und Positions differenzen (Δt und Δs) dargestellt werden.

Die Darstellung gemäß Fig. 7 zeigt ein Diagramm für den Weg- Zeit-Verlauf, in dem der Achspositioniervorgang durch ein Stop-Ereignis unterbrochen wird. Die Zeit t (Einheit Sekun den) wird auf der Abszisse aufgetragen, der Weg s (Einheit Millimeter) auf der Ordinate. Das Stop-Ereignis wird durch ein dunkelhinterlegtes Feld mit Spitze und der Beschriftung STOP am oberen Rand des Diagramms dargestellt. Nach Eintref fen des STOP-Ereignisses erfolgt eine Bremsphase (schraffiert dargestellt). Am Ende der Bremsphase wird der weitere Verlauf der Achsbewegung in einem neuen Abszissenabschnitt, beginnend mit t = 0 dargestellt.

Das STOP-Ereignis bzw. der dazugehörige Befehl kann vom An wender parametriert werden (z. B. durch Eingabe der maximalen Beschleunigung beim Bremsen). Die Dauer der Bremsphase wird automatisch berechnet (schraffierter Bereich). Die ursprüng liche Bewegung (Achsverlauf ohne Eintreffen eines STOP- Ereignisses) kann zusätzlich grafisch dargestellt werden.

Die Darstellung gemäß Fig. 8 zeigt ein Diagramm für den Weg- Zeit-Verlauf, in dem der Achspositioniervorgang in Abhängig keit einer Kontrollanweisung verändert fortgesetzt wird. Das Diagramm ist durch eine gestrichelte Linie zweigeteilt. Der rechte Teil zeigt ein Diagramm für den Weg-Zeit-Verlauf s = f(t) einer Achse. Die Zeit t (Einheit Sekunden) wird auf der Abszisse aufgetragen, der Weg s (Einheit Millimeter) auf der Ordinate. Die Kontrollanweisung wird durch eine Raute mit der Beschriftung "IF" und einem kleinen Kreis darunter am oberen Bildrand des Diagramms dargestellt. Die Beschriftung "IF" zeigt an, dass sich hinter der Kontrollanweisung ein IF-THEN- ELSE Statement verbirgt. Die durchgehende schwarze vertikale Linie, ausgehend vom kleinen Kreis unter der Raute bis zur Abszisse teilt die Achsbewegung in den Achsverlauf vor der Kontrollanweisung und den Verlauf nach der Kontrollanweisung.

Der linke Teil des Diagramms stellt die Kontrollstruktur (IF- THEN-ELSE) in Flowchart-Notation dar: Nach Ausführung von Po sitionierbefehl POSa wird je nach Ergebnis der IF-Abfrage (Inhalt der Raute) entschieden, ob der THEN- oder der ELSE- Zweig durchlaufen wird. In Fig. 8 wird durch die durchgezogene Linie dargestellt, dass der THEN-Zweig ausgewählt und somit der Positionierbefehl POSb ausgeführt wird. Der nicht durch laufene ELSE-Zweig ist gestrichelt dargestellt. Vor dem Käst chen "next" werden der THEN- und der ELSE-Zweig wieder zusam mengeführt. Die Achsbewegung, die aus dem ELSE-Zweig resul tieren würde, kann zusätzlich grafisch dargestellt werden. Die Bezeichnung THEN (rechts neben der Raute) im Weg-Zeit- Diagramm deutet an, dass die Achsbewegung dargestellt wird, die aus dem THEN-Zweig resultiert.

Claims

1. Eingabeverfahren für die Programmierung von Achsbewegungen und Ereignissen bei industriellen Steuerungen, die neben ma nuellen Eingabehilfsmitteln einen Bildschirm zum Visualisie ren des Eingabeprozesses und zum Anzeigen resultierender Vor gänge aufweisen, gekennzeichnet durch die aufeinander folgenden Schritte:

a) dem Anwender werden editierbare Leerdiagramme für Weg- Zeit-Verläufe für jeweils eine Achse und/oder Weg-Weg- Beziehungen für Paarungen von Leit- und Folgeachsen ange zeigt,
b) die Weg- und Zeitgrenzen und/oder Weg- und Zeiteinheiten werden bedarfsweise festgelegt,
c) mit den Eingabehilfsmitteln (M, T, TL) werden die Weg- Zeit-Verläufe und/oder die Weg-Weg-Beziehungen in die Dia gramme eingezeichnet,
d) von der Steuerung (ST) wird gemäß den Schritten a bis c das Steuerungsprogramm (SP) und/oder der Steuerungscode für den Produktionsprozess generiert, wobei editierte Änderungen in das Steuerungsprogramm (SP) bzw. in den Steuerungscode wirken und rückwirken.

2. Eingabeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Diagramme für Weg-Zeit-Verläufe Achspositionier abschnitte (POS1, POS2) und/oder Achsgleichlaufabschnitte (GEAR) eingetragen werden.

3. Eingabeverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Eingabehilfsmitteln (M, T, TL) Symbole für Er eignisse und Kontrollanweisungen für die Weg-Zeit-Verläufe und/oder die Weg-Weg-Beziehungen in die Diagramme eingetragen werden.

4. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Ereignis- und Kontrollsymbolen hinterlegte Steuerungsinformation mit den Eingabehilfsmitteln (M, T, TL) in einem Teil- oder einem Unterbild korrelierend zu den Dia grammen visualisierbar sind.

5. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite und/oder dritte Ableitung der Weg-Zeit-Verläufe steuerungsseitig auf dem Bildschirm (MR) visualisiert werden.

6. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine der visualisierten Ableitungen mit den Ein gabehilfsmitteln durch Umzeichnen bearbeitet wird und die Auswirkungen auf die anderen zugehörigen Ableitungen sowie auf den Ausgangs-Weg-Zeit-Verlauf für die Steuerung visua lisiert wird.

7. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gesamtschaubild mehrere bis alle Weg-Zeit-Ver läufe in einer zeitsynchronen Darstellung in einem Teilbild oder einem Unterbild visualisiert werden und mit den Eingabe hilfsmittel korrelierbar sind.

8. Eingabeverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dabei auch mehrere bis alle Weg-Weg-Beziehungen visuali sierbar sind.

9. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anwender kontextabhängig eine Toolleiste (TL) mit verschiedenen Zeichenelementen zum Eintragen der Weg-Zeit- Verläufe und/oder Weg-Weg-Beziehungen bereitgestellt wird.

10. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Weg-Weg-Beziehungen Punkte (P1. P2) und/oder Be reiche (SP1, SP2) qualitativ vorbestimmbarer Synchronität eintragbar sind.

11. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle oder zusätzlich zu Weg-Zeit-Verläufen und/oder Weg-Weg-Beziehungen beliebig andere systemimmanente Beziehun gen von bis zu drei Größen als Leerdiagramm anzeigbar sind.

12. Eingabeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Überwachung und/oder Visualisierung von Verstößen von Grenzwerten in den Weg-Zeit-Verläufen und/oder Weg-Weg-Beziehungen erfolgt.