EP4594827A1 - Verfahren zur computer-gestützten bereitstellung einer anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische installationstechnik - Google Patents

Verfahren zur computer-gestützten bereitstellung einer anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische installationstechnik

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EP4594827A1
EP4594827A1 EP23786498.8A EP23786498A EP4594827A1 EP 4594827 A1 EP4594827 A1 EP 4594827A1 EP 23786498 A EP23786498 A EP 23786498A EP 4594827 A1 EP4594827 A1 EP 4594827A1
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EP
European Patent Office
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machine
adaptation
user
evaluation
components
Prior art date
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Pending
Application number
EP23786498.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Pfestorf
Paul Zeller
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Murrelektronik GmbH
Original Assignee
Murrelektronik GmbH
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Publication date
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Priority claimed from EP22199162.3A external-priority patent/EP4345554B1/de
Priority claimed from EP22199182.1A external-priority patent/EP4345674A1/de
Priority claimed from EP22199167.2A external-priority patent/EP4345703B1/de
Application filed by Murrelektronik GmbH filed Critical Murrelektronik GmbH
Publication of EP4594827A1 publication Critical patent/EP4594827A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Program-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4184—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by fault tolerance, reliability of production system
    • 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
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    • G05B19/41885—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by modeling, simulation of the manufacturing system
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/32—Operator till task planning
    • G05B2219/32226—Computer assisted repair, maintenance of system components

Definitions

  • the present invention relates to a method for the computer-aided provision of an adaptation specification for an electrical installation technology.
  • the invention also relates to a computer program and a device for this purpose.
  • the subject of the invention is in particular a method for the computer-aided provision of an adaptation specification for an electrical installation technology, and preferably for at least one machine component such as devices and/or an electrical sensor system and/or actuator system in a machine and/or for an electrical engineering system, preferably an automation system .
  • connection modules At least one or more connection modules
  • “Electrical technical installation technology” refers in particular to (and includes in particular) measures for installation and/or maintenance, in particular maintenance and/or expansion and/or networking and/or new creation and/or replanning of such a machine, in particular electrical system. Its particular aim is to ensure safe and efficient energy and/or signal distribution in the machine, preferably the electrical system, and the specified functionality of the machine.
  • the machine can be designed as a (real) electrical engineering system, which can therefore have various components and one or more control units in a spatially distributed and decentralized manner.
  • the control units can e.g. B. include at least one PLC (programmable logic controller) and / or at least one industrial computer.
  • the control unit or at least one of the control units can also be referred to or designed as a central control device.
  • the components can also be referred to as machine components and include, for example, electrical components such as actuators and sensors.
  • the sensors can be designed to record states or measured values of the machine (or system), such as. B. temperature, pressure or speed.
  • the actuators can be designed to produce a mechanical effect.
  • the actuators can include, for example, motors, pumps and/or valves. Furthermore, the actuators can be controlled by the at least one control unit and the sensors can be evaluated by the at least one control unit. To make this possible, the at least one control unit and the machine components can be connected to one another via distribution modules. A communication network such as a fieldbus or an Industrial Ethernet or the like can also be provided to connect at least part of the at least one control unit and/or the distribution modules and/or possibly also the machine components. Furthermore, operating and monitoring systems can be provided, which e.g. B. include interfaces such as touchscreens or display instruments that provide the operator with information and enable control inputs.
  • monitoring components and protective devices can also be provided that safely shut down the machine (or system) or put it into a safe state in the event of malfunctions or dangerous situations. This enables the machine and especially an automation system to carry out processes in an automated, efficient, repeatable and high-precision manner.
  • the method according to the invention can comprise, according to a first method step, determining a measure specification.
  • the measure specification can specify a user-defined measure in which at least one part of the machine is changed and/or supplemented and/or replaced in order to maintain a machine, and/or which is intended to maintain and/or supplement and/or restore a functionality of the machine.
  • the action specification can therefore be, for example, a user input in which a desired action by an operator is technically specified.
  • the method according to the invention can comprise, according to a further method step, an evaluation of a machine specification, wherein the machine specification specifies at least one structure of the machine.
  • the evaluation can thereby automatically identify at least one adaptation to the machine based on the structure, which is necessary for carrying out the user-defined measure, preferably in order to maintain and/or restore the functionality of the machine.
  • the method according to the invention can comprise generating the adaptation specification on the basis of the evaluation carried out, wherein the adaptation specification specifies the at least one identified adaptation.
  • the method according to the invention can include providing the adaptation specification for maintaining the machine.
  • the process steps can be carried out one after the other and/or repeatedly and e.g. B. can be initiated by a user entering the measure specification.
  • the method can have the advantage that maintenance of the machine is simplified and improved with the aid of a computer.
  • an automatic adaptation can be proposed for an existing machine (with an existing topology) that is necessary or useful for a maintenance measure.
  • the adaptation specification can be provided with the aid of a computer by a data processing device (data processing device) carrying out the aforementioned method steps at least partially or completely.
  • the method according to the invention can therefore also be implemented using a computer.
  • Computer-aided means in particular that when an operator performs an activity on the real machine, the activity is supported by at least one data processing device such as a computer.
  • the adaptation specification can e.g. B. generated on the basis of digital processing by the at least one data processing device and output to the operator.
  • the output can be done, for example, visually via a display means such as a screen and/or acoustically via a loudspeaker.
  • the adjustment specification may include textual information that clearly specifies to the operator what type of adjustment and/or how the adjustment has to be made. Accordingly, the customization specification can contain at least one of the following information:
  • a type of adaptation e.g. a replacement of a machine component and/or a change of at least one connection and/or a change and/or a replacement of at least one distribution module
  • An activity on the machine intended for adaptation e.g. switching off a machine component and/or assembling cables and/or ordering spare parts
  • a location of the adjustment e.g. a position and/or a segment of the machine,
  • a time and/or a period of time for the adjustment to be carried out e.g. to determine a maintenance period
  • a specification of at least one component required for the adaptation e.g. a spare part and/or at least one distribution module.
  • the measure specification can also contain at least one of the following information:
  • One type of measure e.g. B. an exchange of a machine component and/or a change of at least one connection and/or a maintenance work and/or a preservation and/or an addition and/or a restoration of a functionality of the machine,
  • a location of the measure e.g. a location and/or a segment of the machine, A time and/or a duration of execution of the measure, A specification of at least one component required for the measure, preferably a machine component, e.g. a spare part,
  • the measure specification can z. B. obtained by means of a user input and/or from an output of a predictive maintenance system or the like. Receiving the action specification from a predictive maintenance system makes it possible to carry out the action in the form of maintenance work on the machine or system based on automated forecasts.
  • the adaptation specification may specify the identified adaptation, where the adaptation may, for example, be an adaptation of a programming for the control device and/or of input and output addresses and/or an adaptation of the spare part.
  • the adaptation of the spare part can occur, for example, if a spare part specified in the measure specification is not available. Accordingly, the adaptation specification can then specify an alternative spare part. At least two situations can occur:
  • the spare part specified according to the action specification is a spare part of the same type as the spare part specified according to the adaptation specification, but has a different technical specification (e.g. requirements of the spare part regarding single-channel or double-channel configuration and/or Requirements regarding power requirements or the like). Further adjustments to the machine can then be determined, such as: B. the installation and/or replacement of at least one distribution module that supports the corresponding requirement. For example, an existing distribution module on the machine that supports single-channel must be replaced with one that supports double-channel in order to be able to use the adapted spare part.
  • the spare part specified in the action specification is a spare part of a different type than the spare part specified in the adaptation specification.
  • the spare part specified in the action specification may be a light barrier that needs to be replaced. If the evaluation determines that this spare part is not available, another type of spare part may be considered. Therefore, the evaluation may also determine an adaptation that provides for another type of spare part, e.g. a mechanical and/or a reed switch and/or an ultrasonic proximity sensor as an alternative spare part. This may result in further adaptations being necessary to use the alternative spare part. These may also be specified by the adaptation specification.
  • the analysis program can e.g. B. include a rule-based algorithm to automatically evaluate various adjustments.
  • a simulation of the functionality of the machine can be carried out by the analysis program, which checks what effect the adjustments have on the functionality.
  • a suitability and/or evaluation of the respective adaptation can be determined.
  • this enables the analysis program to define the adaptation as the identified adaptation which leads to the highest rating and/or suitability.
  • Output of adapted machine control information preferably in the form of a machine control file and/or a configuration file, preferably based on an IO Device Description and/or GSD Markup Language structure, and/or a sensor configuration
  • the at least one identified adaptation preferably comprises an adaptation of device addresses and/or device identifiers and/or input and output addresses of the machine control information, preferably for controlling at least one machine component by a central control device, particularly preferably PLC.
  • the machine control information especially in the form of control or configuration files, can thus include detailed information and/or parameters in order to reliably control and configure machines and systems. Standardized formats such as the IO Device Description (IO-DD) and the GSD Markup Language (GSDML) are particularly important here.
  • step-by-step instructions can also include control and/or evaluation of at least one machine component. This can be used to give an operator clues for the instructions (e.g. a light bulb from ports light up when a cable is to be connected to them) or to check that the instructions are correctly implemented (e.g. by means of a connection test).
  • the adaptation specification is provided by outputting an adapted digitized circuit diagram and/or construction plan, preferably based on an ECAD or MCAD structure, and/or a connection configuration for the machine.
  • the adaptation of the mentioned specifications such as the circuit diagram and/or construction plan and/or the ECAD (Electronic Computer-Aided Design) or MCAD (Electronic Computer-Aided Design) structure and/or the connection configuration can be done, for example, by at least one of the following steps computer-aided:
  • Importing the specification e.g. by importing a file
  • a component library e.g. B. an ECAD or MCAD library
  • the adaptation specification can be provided, for example, by providing the adapted specification and/or updated documentation visually and/or digitally and/or acoustically and/or physically (e.g. as a paper printout).
  • the evaluation is carried out on the basis of a rule-based algorithm and/or a simulation of the machine in order to analyze individual parts of the machine depending on the user-defined measure with regard to the at least one identified adjustment.
  • the simulation can e.g. B. in the form of an ECAD or MCAD
  • Simulation tool and/or a simulation tool based on it can be used.
  • the simulation can also be used to determine the electrical course and/or that Behavior of the components and/or a mechanical load and/or an electrical load (such as energy consumption and heat generation) are analyzed.
  • an automatic check is carried out, in which the maintenance and / or addition and / or restoration of the functionality and preferably compliance with technical specifications in the event of the user-defined measure being carried out on the machine is checked, preferably on a basis a simulation of the user-defined measure and the at least one identified adjustment.
  • the evaluation may also include the following steps:
  • the spare parts can be specified and read out, for example, by a manufacturer and/or serial and/or article and/or part number.
  • other information such as technical specification and/or compatibility with other components and/or availability (such as an available number) and/or cost information can also be provided. This enables a suitable spare part to be reliably identified.
  • Determining an actual structure of the machine preferably by determining the electrical machine components actually installed on the machine and/or their topology.
  • the actual structure and in particular the actual topology differs from the originally planned and therefore possibly from the machine specification. It can therefore make sense to automatically determine the current structure of the machine and, if necessary, update the machine specification on this basis.
  • the evaluation of the updated machine specification then makes it possible to reliably determine the need for adjustments to the measure in the actual structure.
  • the determination can also include reading out and/or querying the electrical components actually installed on the machine and their topology.
  • identifiers can be used to determine the actual structure of the machine components and/or determined based on the real machine.
  • a communication network can be used to receive signals from the components and/or the distribution modules, which provide an indication of the identity of the components or distribution modules and/or their interconnection and thus the topology. If components cannot be read out directly via the communication network, e.g. B. in the case of actuators such as motors, information about the identity of the components and topology can be obtained via the distribution modules.
  • an automatic optimization of the evaluation is carried out on the basis of user-defined criteria, wherein the user-defined criteria comprise at least one of the following: a framework for the user-defined measure, at least one user-defined preference for an application purpose of the machine, a predetermined maximum installation time for a spare part and/or an additional part for the machine, a technical effort and/or a complexity according to which the evaluation is optimized, a component availability according to which the evaluation is optimized, a manufacturer's specification for additional parts which are installed on the machine as part of the user-defined measure.
  • the user-defined criteria comprise at least one of the following: a framework for the user-defined measure, at least one user-defined preference for an application purpose of the machine, a predetermined maximum installation time for a spare part and/or an additional part for the machine, a technical effort and/or a complexity according to which the evaluation is optimized, a component availability according to which the evaluation is optimized, a manufacturer's specification for additional parts which are installed on the machine as part of the user-defined measure.
  • the machine specification specifies a topology of several distribution modules of the machine, which are preferably divided into an active and passive type, the active distribution modules, in contrast to the passive distribution modules, being connected to a central control device via a data connection in order to to control machine components connected to the distribution modules on the basis of the data connection, whereby the type of distribution modules can be taken into account in the evaluation, so that the at least one identified adaptation includes at least one of the following adaptations: a change in the addressing of the machine components via the data connection, a selection of the type for a distribution module to be included in the machine, a selection of a number of connections for a distribution module to be included in the machine, a selection of cables and / or adapters and / or distributors for the machine, a selection of the type for a in the Machine-accommodating distribution module depending on machine components to be connected to it, in particular electrical components, preferably depending on at least one requirement of a sensor system and/or actuator system.
  • the requirement can, for example, include a requirement for a connection, such as the requirement that at least one of the following connections must be present on a component: lOLink, data, signal, analog, digital, M5, M8, M12, port, class A, class B, Di (digital input), Do (digital output), DIO (digital input/output).
  • the requirement can also specify a requirement for at least one electrical property, e.g. a power requirement.
  • lOLink can be a connection for using the standardized IO technology, which in particular enables communication with sensors and actuators.
  • Data connections can be provided for exchanging information, which is in particular in digital or analog form. Accordingly, a signal connection can enable an input and/or output of an analog or digital signal.
  • M8 and M12 can be designed as connector types that are used in particular in industrial automation.
  • Class A specifically a port with lower power requirements
  • Class B specifically a port with higher power requirements
  • Di Digital Input
  • Do Digital Output
  • a DIO Digital Input/Output connection
  • the invention also relates to a device for data processing, comprising means for carrying out the steps of the method according to the invention.
  • the device according to the invention therefore brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention.
  • the invention also relates to a computer program, in particular a computer program product, comprising commands which, when the computer program is executed by a computer, cause it to carry out the method according to the invention.
  • the computer program according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention.
  • the invention may also include a computer-readable storage medium which includes the computer program according to the invention.
  • the storage medium is designed, for example, as a data storage such as a hard drive and/or a non-volatile memory and/or a memory card.
  • the storage medium can e.g. B. be integrated into the computer.
  • the method according to the invention can also be implemented as a computer-implemented method.
  • Fig. 1 A central connection in a machine using a control cabinet.
  • Fig. 2 A decentralized circuit according to exemplary embodiments of the invention.
  • Fig. 3 A schematic representation to visualize a method, a
  • a central interconnection by means of a control cabinet 9 is shown schematically in order to contrast this with a decentralized interconnection by means of spatially decentrally arranged electrical modules 3, 4 of a machine 10 in Fig. 2.
  • the modules 3, 4 can include different types of distribution module 30.
  • the modules 3, 4 are divided into an active and passive type of distribution module 30.
  • the active distribution modules 30 can be connected to the central control device 20 via a data connection 50 in order to control machine components 40 connected to the distribution modules 30 on the basis of the data connection 50.
  • passive distribution modules 30, in contrast to the active distribution modules 30, can provide the connection between the control device 20 and the devices 5 in a “hard-wired” manner.
  • the machine components 40 can include devices 5 such as sensors and actuators. Instead of connecting all devices 5 directly to the control cabinet 9, as shown in FIG. 1, in the decentralized connection in FIG. 2, several modules 4 can be used as at least a partial replacement for the control cabinet. Like the control cabinet 9, these enable the devices 5 to be coupled to the control device 20 such as a PLC. However, the modules 4 can be provided in a decentralized and distributed manner near the devices 5. The individual modules 4 thus only partially interconnect the devices 5, whereby the modules 4, optionally via one and/or more hubs 6, can carry out the entire interconnection together.
  • a master module 3 can be connected upstream of several of the individual modules 4. It is also possible for the interconnection to be further subdivided by means of at least one hub 6.
  • 3 illustrates, according to exemplary embodiments of the invention, a method 100 for the computer-aided provision of an adaptation specification for an electrical installation technology, and preferably for an electrical sensor system and/or actuator system in a machine 10, in particular for an electrical engineering system 10, preferably an automation system.
  • 3 also shows a device 1 and a computer program 2 according to embodiment variants of the invention, which can be provided for carrying out the method 100.
  • Maintaining electrical automation technology is a complex task. This applies to centralized control cabinet concepts as well as decentralized concepts in which control modules are attached directly to the systems. The corresponding processes are carried out by different people, such as system planners, electrical planners, installers, system programmers, etc. Changing the machine involves a lot of effort and requires precise knowledge of the functional relationships of the machine so that the existing functionality can be maintained. When replacing defective parts, spare parts of the same type are therefore usually used.
  • a major challenge here is the adaptation and addition of an existing machine, particularly for the purpose of maintenance. It is possible that faulty parts of the machine need to be replaced or that the machine needs to be functionally supplemented or improved. To do this, new parts must be connected to the machine in such a way that the existing requirements are met and functionality is maintained. In particular, if the structure of the machine has been changed after the initial installation and/or if spare parts are poorly available, it may also be necessary to make further adjustments to the machine in addition to a maintenance measure in order to enable the maintenance measure to be carried out in such a way that existing or new requirements are met. The identification of such an adjustment can be supported automatically by the method 100 according to embodiments of the invention.
  • a measure specification is first determined for this purpose.
  • the measure specification can specify a user-defined measure in which at least a part of the machine 10 is changed and/or supplemented and/or replaced in order to maintain the machine 10.
  • the measure can be intended to maintain and/or supplement and/or restore a functionality of the machine 10.
  • an evaluation of a machine specification can be provided.
  • the machine specification may specify at least a structure of the machine 10.
  • the evaluation 102 can use the structure to automatically identify at least one adjustment to the machine 10 that is necessary to carry out the user-defined measure in order to maintain and/or restore the functionality of the machine 10.
  • the adaptation specification can be generated on the basis of the evaluation 102 carried out, wherein the adaptation specification specifies the at least one identified adaptation. Then, according to a fourth method step 104, the adaptation specification can be provided for the maintenance of the machine 10.
  • the adaptation specification may propose an adaptation measure to be carried out in addition to the maintenance measure (maintenance measure) in order to further optimize the maintenance of the machine and/or to ensure technical feasibility due to requirements resulting from modified components and/or components and/or availability of spare parts has arisen.
  • the automation of the process for maintaining a machine 10 makes things much easier for the installer and ensures the optimal system design.
  • a machine specification e.g. by reading in mCAD data and/or eCAD data, and if necessary by reading out the electrical components currently installed on the machine and their topology
  • the method 100 can independently recognize necessary adjustments and, if necessary, make them step by step. support the installation of a spare part. This can include, for example, instructions on which electrical components should be connected to one another and in which order this connection should take place.
  • the quick and error-free creation of a machine control file for adapting the programming of a control device 20 and a parts list for the automation technology used can also be possible on the basis of the machine specification and preferably an automatically generated topology. Carrying out simulations can also make it possible to maintain the functionality of the machine 10 even if the topology has to be changed or if no spare parts of the same type are available. Suggestions for changing the topology can be made automatically.
  • a concrete example is the replacement of a light barrier.
  • the spare part must correspond to the type that was planned in the original planning.
  • a different part a different light barrier or a different type of detector
  • a replacement with a spare part of a different type requires a lot of planning effort and very good knowledge of the machine 10.
  • the method 100 enables this process to be automated. For example, a different light barrier or even a different type of sensor can be proposed to replace the light barrier to be replaced and thus an adaptation for maintenance can be specified.
  • mechanical and/or electrical properties of the spare part can be specified as an adaptation specification.
  • a digitally recorded topology can be used to evaluate whether and how the topology must be adapted so that the functionality of the machine 10 is retained after the replacement. To do this, the evaluation takes into account, for example, the requirements of the spare part with regard to a single-channel or double-channel configuration.
  • different distributors i.e. distributor modules
  • distributor modules that can support single or double channels can be selected or exchanged as an adaptation.
  • the use of a T-piece can also allow the connection of two sensors to one port as an adaptation.
  • A/D converters could be included in the topology as a further adaptation.
  • the pin assignment could also be adapted if necessary. Adapters could be used to solve compatibility problems or to extend functionality. Furthermore, ports could be programmed as both input and output to provide flexibility. increase. This can also be part of an adjustment. A safety port could also be added as a further adjustment to ensure the safety of the system. In addition, the power consumption of the electrical system may need to be adjusted. For example, a different power supply could be used or an additional power supply could be installed to cover a higher energy demand or to increase the reliability of the power supply.
  • the computer program 2 shown in Fig. 3 can also include an analysis program that enables the automatic execution of the evaluation 102 of the machine specification.
  • the machine 10 can be analyzed with regard to its topology.
  • the topology can at least partially have the decentralized topology illustrated in Fig. 2.
  • the machine components 40 and/or the distribution modules 30 of the machine 10 and their connections and/or functions can be evaluated and/or simulated preferably segment-by-segment and/or iteratively based on the machine specification.
  • exemplary segments 70 are shown with a dashed rectangle.
  • the segments 70 can include functionally and/or spatially related parts of the machine 10.
  • the distribution modules 30 can enable the machine components 40 to be controlled and/or evaluated electrically and/or in terms of signals based on control commands which are transmitted from the control device 20 to the distribution modules 30 via a fieldbus 50.
  • this requires knowledge of the topology of the distribution modules 30, as illustrated, for example, in FIG. 2. Therefore, the topology regarding the arrangement of the distribution modules 30 can be specified by the machine specification.
  • the machine specification also includes an installation specification, which includes a digitized electrical circuit diagram and/or a digitized mechanical construction plan of the machine 10 in order to specify the structure of the machine 10 at least at the time of installation and/or at a later time of modification of the machine 10.
  • the machine specification may include machine control information to specify the functionality of the machine 10 at least at the time of installation and/or at the later time of modification.
  • the adaptation specification can specify at least one adaptation such as a change in the topology and/or a change in at least one of the machine components 40 and/or at least one of the distribution modules 30 in order to enable the user-defined measure to be carried out.
  • the measure can, for example, consist in replacing a defective machine component 4 or adding a function to the machine 10. Such measures are often not without any further adjustments to the machine 10. The necessary and particularly optimal adjustments can be specified by the adjustment specification.
  • the adaptation specification can be provided. This is to be understood in particular as meaning that a user is informed which adaptation has to be made. This can include step-by-step instructions for the user to carry out the user-defined measure, taking into account the identified adaptations.
  • connections and/or a sequence of connections a series connection of the devices and/or an indication of the connections for the connections of at least one machine component 40 can be specified in order to carry out the adaptation.
  • a location of the adaptation is specified, e.g. by specifying the segment 70 of the machine 10 in which the adaptation is to be carried out (see Fig. 2).
  • the sequence and/or the series connection can be necessary in order to meet the technical requirements such as space and power requirements.
  • the adaptation according to the adaptation specification can, for example, be necessary in order to take these requirements into account automatically.
  • Machine component motor, sensor

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur computer-gestützten Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische Installationstechnik, und vorzugsweise für eine elektrische Sensorik und/oder Aktorik in einer Maschine (10), insbesondere für eine elektrotechnische Anlage (10), vorzugsweise Automatisierungsanlage, umfassend: - Ermitteln (101) einer Maßnahmenspezifikation, welche eine benutzerdefinierte Maßnahme spezifiziert, bei welcher zur Instandhaltung einer Maschine (10) wenigstens ein Teil der Maschine (10) verändert und/oder ergänzt und/oder ausgetauscht wird, und welche zur Erhaltung und/oder Ergänzung und/oder Wiederherstellung einer Funktionalität der Maschine (10) vorgesehen ist, - Auswerten (102) einer Maschinenspezifikation, wobei die Maschinenspezifikation zumindest einen Aufbau der Maschine (10) spezifiziert, wobei die Auswertung (102) anhand des Aufbaus automatisiert wenigstens eine Anpassung an der Maschine (10) identifiziert, welche zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme notwendig ist, um die Funktionalität der Maschine (10) zu erhalten und/oder wiederherzustellen, - Erzeugen (103) der Anpassungsspezifikation auf Basis der durchgeführten Auswertung (102), wobei die Anpassungsspezifikation die wenigstens eine identifizierte Anpassung spezifiziert, - Bereitstellen (104) der Anpassungsspezifikation zur Instandhaltung der Maschine (10).

Description

Beschreibung
Verfahren zur computer-gestützten Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische Installationstechnik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur computer-gestützten Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische Installationstechnik. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogramm sowie eine Vorrichtung zu diesem Zweck.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass bei elektrotechnischen Anlagen nach einer Installation und Inbetriebnahme regelmäßig Wartungsbedarf entsteht, wobei in diesem Zusammenhang auch ein Austausch von Teilen der Maschine notwendig sein kann. Problematisch ist es bei der Wartung, wenn Ersatzteile nicht verfügbar sind oder sich die Anforderungen an die Maschine verändern. In solchen Fällen ist oft ein enormer Aufwand erforderlich, um alternative Ersatzteile zu ermitteln und zu diesem Zweck einzusetzen.
Es ist aus dem Stand der Technik ferner bekannt, dass elektrotechnische Anlagen nicht nur mit einer zentralen Topologie mit zentralem Schaltschrank ausgestaltet sind, sondern alternativ oder zusätzlich auch eine dezentrale Topologie aufweisen können. Damit können Aktoren und Sensoren zumindest teilweise dezentral über Verbindungsmodule verschaltet und mit einer zentralen Steuervorrichtung wie einer SPS verbunden werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Installation und Wartung von Teilen einer elektrotechnischen Maschine zu vermöglichen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogramm sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zur computer-gestützten Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische Installationstechnik, und vorzugsweise für wenigstens eine Maschinenkomponente wie Geräte und/oder eine elektrische Sensorik und/oder Aktorik in einer Maschine und/oder für eine elektrotechnische Anlage, vorzugsweise Automatisierungsanlage.
Eine Maschinenkomponente kann vorteilhafterweise im Rahmen der Erfindung wenigstens eine der folgenden umfassen:
- wenigstens einen oder mehrere Sensoren,
- wenigstens einen oder mehrere Aktoren,
- wenigstens einen oder mehrere Verbindungsmodule,
- wenigstens einen oder mehrere Adapter,
- wenigstens einen oder mehrere Verteiler,
- wenigstens einen oder mehrere Switches,
- wenigstens einen oder mehrere Hubs,
- wenigstens einen oder mehrere elektrische Sicherungen,
- wenigstens einen oder mehrere Netzteile,
- wenigstens einen oder mehrere Schalter,
- wenigstens einen oder mehrere Safetygeräte, also insbesondere Sicherheitseinrichtungen,
- wenigstens einen oder mehrere Schutzanlagen,
- wenigstens einen oder mehrere Beleuchtungsanlagen,
- wenigstens einen oder mehrere Signalumwandler,
- wenigstens einen oder mehrere elektrische Transformatoren,
- wenigstens einen oder mehrere Kabel,
- wenigstens einen oder mehrere Kameras,
- wenigstens einen oder mehrere Bildauswertungstools,
- wenigstens einen oder mehrere Anzeigen,
- wenigstens einen oder mehrere Bedinkomponenten,
- wenigstens einen oder mehrere Generatoren,
- wenigstens einen oder mehrere Klemmkästen,
- wenigstens einen oder mehrere Steckverbinder.
Die "elektrotechnische Installationstechnik" bezieht sich insbesondere auf (und umfasst insbesondere) Maßnahmen zur Installation und/oder Instandhaltung, insbesondere Wartung und/oder Erweiterung und/oder Vernetzung und/oder Neuerstellung und/oder Umplanung, einer solchen Maschine, insbesondere elektrischen Anlage. Sie hat insbesondere zum Ziel, eine sichere und effiziente Energie- und/oder Signalverteilung in der Maschine, vorzugsweise elektrotechnischen Anlage, und die vorgegebene Funktionalität der Maschine zu gewährleisten.
Die Maschine kann als eine (reale) elektrotechnische Anlage ausgebildet sein, welche somit räumlich verteilt und dezentral verschiedene Komponenten und eine oder mehrere Steuerungseinheiten aufweisen kann. Die Steuerungseinheiten können z. B. wenigstens eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) und/oder wenigstens einen Industriecomputer umfassen. Auch kann die Steuerungseinheit oder wenigstens eine der Steuerungseinheiten als eine zentrale Steuervorrichtung bezeichnet werden bzw. ausgebildet sein. Die Komponenten können im Rahmen der Erfindung auch als Maschinenkomponenten bezeichnet werden und umfassen bspw. elektrische Komponenten wie Aktoren und Sensoren. Die Sensoren können dazu ausgebildet sein, Zustände oder Messwerte der Maschine (bzw. Anlage) zu erfassen, wie z. B. Temperatur, Druck oder Drehzahl. Die Aktoren können dazu ausgeführt sein, eine mechanische Wirkung zu erzeugen. Hierzu können die Aktoren bspw. Motoren, Pumpen und/oder Ventile umfassen. Des Weiteren können die Aktoren durch die wenigstens eine Steuerungseinheit angesteuert und die Sensoren durch die wenigstens eine Steuerungseinheit ausgewertet werden. Um dies zu ermöglichen, können die wenigstens eine Steuerungseinheit und die Maschinenkomponenten über Verteilermodule miteinander verbunden sein. Zur Verbindung zumindest eines Teils der wenigstens einen Steuerungseinheit und/oder der Verteilermodule und/oder ggf. auch der Maschinenkomponenten kann auch ein Kommunikationsnetzwerk wie ein Feldbus oder ein Industrial Ethernet oder dergleichen vorgesehen sein. Ferner können Bedien- und Beobachtungssysteme vorgesehen sein, welche z. B. Schnittstellen wie Touchscreens oder Anzeigeinstrumente umfassen, die dem Bediener Informationen liefern und Steuereingaben ermöglichen. Darüber hinaus können auch Überwachungskomponenten und Schutzvorrichtungen vorgesehen sein, die im Falle von Fehlfunktionen oder Gefahrensituationen die Maschine (bzw. Anlage) sicher herunterfahren oder in einen sicheren Zustand versetzen. Die ermöglicht es der Maschine und insbesondere einer Automatisierungsanlage, Prozesse automatisiert sowie effizient, wiederholbar und mit hoher Präzision durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß einem ersten Verfahrensschritt ein Ermitteln einer Maßnahmenspezifikation umfassen. Die Maßnahmenspezifikation kann eine benutzerdefinierte Maßnahme spezifizieren, bei welcher zur Instandhaltung einer Maschine wenigstens ein Teil der Maschine verändert und/oder ergänzt und/oder ausgetauscht wird, und/oder welche zur Erhaltung und/oder Ergänzung und/oder Wiederherstellung einer Funktionalität der Maschine vorgesehen ist. Damit kann die Maßnahmenspezifikation bspw. eine Benutzereingabe sein, bei welcher eine gewünschte Maßnahme eines Bedieners technisch spezifiziert wird.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem weiteren Verfahrensschritt ein Auswerten einer Maschinenspezifikation umfassen, wobei die Maschinenspezifikation zumindest einen Aufbau der Maschine spezifiziert. Dabei kann die Auswertung anhand des Aufbaus automatisiert wenigstens eine Anpassung an der Maschine identifizieren, welche zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme notwendig ist, vorzugsweise, um die Funktionalität der Maschine zu erhalten und/oder wiederherzustellen.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem weiteren Verfahrensschritt ein Erzeugen der Anpassungsspezifikation auf Basis der durchgeführten Auswertung umfassen, wobei die Anpassungsspezifikation die wenigstens eine identifizierte Anpassung spezifiziert.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem weiteren Verfahrensschritt ein Bereitstellen der Anpassungsspezifikation zur Instandhaltung der Maschine umfassen.
Die Verfahrensschritte können nacheinander und/oder wiederholt durchgeführt werden und z. B. durch die Eingabe der Maßnahmenspezifikation durch einen Benutzer initiiert werden.
Das Verfahren kann den Vorteil haben, dass eine Instandhaltung der Maschine computergestützt vereinfacht und verbessert wird. Mit anderen Worten kann bei einer bestehenden Maschine (mit bestehender Topologie) eine automatische Anpassung vorgeschlagen werden, die für eine Instandhaltungsmaßnahme notwendig oder sinnvoll ist. Es kann möglich sein, dass die Anpassungsspezifikation computer-gestützt dadurch bereitgestellt wird, dass eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung (Datenverarbeitungsvorrichtung) die vorgenannten Verfahrensschritte zumindest teilweise oder vollständig ausführt. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren auch computer-implementiert ausgeführt sein.
Unter „computer-gestützt“ ist insbesondere zu verstehen, dass bei einer Tätigkeit eines Bedieners an der realen Maschine die Tätigkeit durch zumindest eine Datenverarbeitungsvorrichtung wie einen Computer unterstützt wird. Hierzu kann die Anpassungsspezifikation z. B. auf Basis einer digitalen Verarbeitung durch die zumindest eine Datenverarbeitungsvorrichtung erzeugt und für den Bediener ausgegeben werden. Die Ausgabe kann bspw. visuell über ein Anzeigemittel wie einen Bildschirm und/oder akustisch über einen Lautsprecher erfolgen. Die Anpassungsspezifikation kann eine Textinformation umfassen, welche für den Bediener klar spezifiziert, welche Art der Anpassung und/oder wie die Anpassung zu erfolgen hat. Entsprechend kann die Anpassungsspezifikation zumindest eine der folgenden Angaben erhalten:
Eine Art der Anpassung, z. B. einen Austausch einer Maschinenkomponente und/oder eine Veränderung wenigstens einer Verbindung und/oder eine Veränderung und/oder ein Austausch wenigstens eines Verteilermoduls,
Eine für die Anpassung vorgesehene Tätigkeit an der Maschine, z. B. ein Abschalten einer Maschinenkomponente und/oder eine Kabelkonfektionierung und/oder eine Bestellung von Ersatzteilen,
Ein Ort der Anpassung, z. B. eine Stelle und/oder ein Segment der Maschine, Einen Zeitpunkt und/oder eine Zeitdauer einer Durchführung der Anpassung, um z. B. einen Wartungszeitraum zu bestimmten,
Eine Spezifikation wenigstens einer für die Anpassung erforderlichen Komponente, z. B. ein Ersatzteil und/oder wenigstens ein Verteilermodul.
In ähnlicher Weise kann auch die Maßnahmenspezifikation zumindest eine der folgenden Angaben erhalten:
Eine Art der Maßnahme, z. B. einen Austausch einer Maschinenkomponente und/oder eine Veränderung wenigstens einer Verbindung und/oder eine Wartungsarbeit und/oder ein Erhalt und/oder eine Ergänzung und/oder eine Wiederherstellung einer Funktionalität der Maschine,
Eine für die Maßnahme vorgesehene Tätigkeit an der Maschine,
Ein Ort der Maßnahme, z. B. eine Stelle und/oder ein Segment der Maschine, Einen Zeitpunkt und/oder eine Zeitdauer einer Durchführung der Maßnahme, Eine Spezifikation wenigstens einer für die Maßnahme erforderlichen Komponente, vorzugsweise Maschinenkomponente, z. B. ein Ersatzteil,
Eine Spezifikation des wenigstens einen Teils der Maschine, welches verändert und/oder ergänzt und/oder ausgetauscht wird,
Eine Spezifikation der Funktionalität der Maschine, welche erhalten und/oder ergänzt und/oder wiederhergestellt werden soll.
Die Maßnahmenspezifikation kann dabei z. B. mittels einer Benutzereingabe und/oder von einer Ausgabe eines Predictive Maintenance Systems oder dergleichen erhalten werden. Der Erhalt der Maßnahmenspezifikation von einem Predictive Maintenance System ermöglicht es, die Maßnahme in der Form von Wartungsarbeiten an der Maschine bzw. Anlage basierend auf automatisierten Prognosen durchzuführen.
Die Anpassungsspezifikation kann die identifizierte Anpassung angeben, wobei die Anpassung z. B. eine Anpassung einer Programmierung für die Steuervorrichtung und/oder von Ein- und Ausgabeadressen und/oder eine Anpassung des Ersatzteils umfasst. Die Anpassung des Ersatzteils kann z B. dann vorliegen, wenn ein gemäß der Maßnahmenspezifikation spezifiziertes Ersatzteil nicht verfügbar ist. Entsprechend kann die Anpassungsspezifikation dann ein alternatives Ersatzteil spezifizieren. Es können dabei mindestens zwei Situationen auftreten:
Das gemäß der Maßnahmenspezifikation spezifizierte Ersatzteil ist ein Ersatzteil der gleichen Art wie das gemäß der Anpassungsspezifikation spezifizierte Ersatzteil, weist jedoch eine andere technische Spezifikation auf (z. B. Anforderungen des Ersatzteils hinsichtlich der Single-Channel- oder Double-Channel-Konfiguration und/oder Anforderungen hinsichtlich des Strombedarfs oder dergleichen). Es kann dann eine weitere Anpassung an der Maschine ermittelt werden, wie z. B. der Einbau und/oder Austausch wenigstens eines Verteilermoduls, welches die entsprechende Anforderung unterstützt. Zum Beispiel muss ein bestehendes Verteilermodul der Maschine, welches Single-Channel unterstützt, gegen ein solches ausgetauscht werden, das Double-Channel unterstützt, um die das angepasste Ersatzteil verwenden zu können.
Das gemäß der Maßnahmenspezifikation spezifizierte Ersatzteil ist ein Ersatzteil einer anderen Art als das gemäß der Anpassungsspezifikation spezifizierte Ersatzteil. Bspw. kann das gemäß der Maßnahmenspezifikation spezifizierte Ersatzteil eine Lichtschranke sein, welche ausgetauscht werden muss. Wenn in der Auswertung ermittelt wird, dass dieses Ersatzteil nicht verfügbar ist, kann ggf. eine andere Ersatzteilart in Betracht gezogen werden. Daher kann die Auswertung auch eine Anpassung ermitteln, welche eine andere Ersatzteilart vorsieht, z. B. einen mechanischen und/oder ein Reed-Schalter und/oder ein Ultraschall- Annäherungssensor als alternatives Ersatzteil. Dies kann zur Folge haben, dass weitere Anpassungen notwendig sind, um das alternative Ersatzteil zu verwenden. Diese können ebenfalls durch die Anpassungsspezifikation angegeben werden.
Ferner kann eine Maschinenspezifikation vorgesehen sein. Die Maschinenspezifikation kann in digitaler Form einen Aufbau der Maschine spezifizieren, z. B. mittels wenigstens eines Schaltplans und/oder eines mechanischen Anschlussplans und/oder eines elektrischen Anschlussplan, welche jeweils digital in einem Datenspeicher vorliegen können und/oder Teil der Maschinenspezifikation sein können. Darüber hinaus können anhand der Maschinenspezifikation ggf. auch Identifikatoren wie Betriebsmittelkennzeichnungen und/oder Artikelnummern und/oder Herstellernummern und/oder Seriennummern der in der Maschine verwendeten Komponenten verfügbar sein und/oder ausgewertet werden. Die genannten Informationen spezifizieren entsprechend den Aufbau und können dazu verwendet werden, durch die Auswertung automatisiert die wenigstens eine Anpassung an der Maschine zu identifizieren, welche zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme notwendig ist, um die Funktionalität der Maschine zu erhalten und/oder wiederherzustellen. Die automatisierte Auswertung kann hierzu bspw. wenigstens eine der folgenden Aktionen umfassen:
Ermitteln eines Identifikators für eine durch die Maßnahmenspezifikation spezifizierte Maschinenkomponente,
Prüfen, insbesondere anhand des ermittelten Identifikators, ob die spezifizierte Maschinenkomponente für die Maßnahme verfügbar ist,
- Auswerten wenigstens einer Datenbank mit Angaben zur Verfügbarkeit von Maschinenkomponenten für die Prüfung,
Ermitteln einer alternativen Maschinenkomponente, falls die spezifizierte Maschinenkomponente für die Maßnahme nicht verfügbar ist,
Prüfen der alternativen Maschinenkomponente für die Maßnahme, z. B. durch eine Simulation der Funktionalität der Maschine bei einem Einsatz der alternativen Maschinenkomponente und/oder durch einen Vergleich der technischen Spezifikationen der spezifizierten und der alternativen Maschinenkomponente, um eine Eignung und/oder eine Bewertung der alternativen Maschinenkomponente zu ermitteln,
Prüfen, ob und welche Anpassung(en) an der Maschine zu einer Verbesserung der Eignung und/oder Bewertung führen, z. B. durch eine Simulation der Funktionalität bei verschiedenen Anpassungen der Maschine, wobei die verschiedenen Anpassungen z. B. regelbasiert gemäß einem vordefinierten regelbasierten Algorithmus durchgeprüft werden,
Identifizieren der wenigstens einen Anpassung an der Maschine, wobei hierzu diejenige Anpassung identifiziert wird, welche zur höchsten Eignung und/oder Bewertung führt.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass das Auswerten der Maschinenspezifikation den folgenden Schritt umfasst, welcher durch ein Analyseprogramm automatisch durchgeführt wird:
Analysieren der Maschine hinsichtlich ihrer Topologie, welche zumindest teilweise dezentral ausgeführt sein kann, wobei hierzu Maschinenkomponenten und/oder Verteilermodule der Maschine und ihre Verbindungen und/oder Funktionen vorzugsweise segmentweise und/oder iterativ anhand der Maschinenspezifikation ausgewertet und/oder simuliert werden, wobei vorzugsweise durch die Maschinenspezifikation die Topologie hinsichtlich einer Anordnung der Verteilermodule spezifiziert ist, welche zur dezentralen Verbindung der Maschinenkomponenten mit einer Steuervorrichtung vorgesehen sind, um die Maschinenkomponenten auf Basis von Steuerungsbefehlen, welche über einen Feldbus von der Steuervorrichtung an die Verteilermodule übertragen werden, elektrisch und/oder signaltechnisch anzusteuern und/oder auszuwerten, wobei bevorzugt die Anpassungsspezifikation eine Veränderung der Topologie und/oder wenigstens einer der Maschinenkomponenten und/oder wenigstens einer der Verteilermodule spezifiziert, um eine Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme zu ermöglichen, wobei vorzugsweise die Maßnahmenspezifikation einen Austausch wenigstens einer der Maschinenkomponenten spezifiziert, insbesondere, wenn sich die auszutauschende Maschinenkomponente in einem defekten Zustand befindet. Das Analyseprogramm kann z. B. einen regelbasierten Algorithmus umfassen, um automatisiert verschiedene Anpassungen auszuwerten. Hierzu kann ggf. auch eine Simulation der Funktionalität der Maschine durch das Analyseprogramm durchgeführt werden, durch welche geprüft wird, welche Auswirkung die Anpassungen auf die Funktionalität haben. Auf diese Weise kann eine Eignung und/oder Bewertung der jeweiligen Anpassung ermittelt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dies dem Analyseprogramm, diejenige Anpassung als die identifizierte Anpassung festzulegen, welche zur höchsten Bewertung und/oder Eignung führt.
Es kann weiter möglich sein, dass die Maschinenspezifikation eine Installationsvorgabe umfasst, welche einen digitalisierten elektrischen Schaltplan und/oder einen digitalisierten mechanischen Bauplan der Maschine umfasst, um den Aufbau der Maschine zumindest zum Installationszeitpunkt und/oder zu einem späteren Modifikationszeitpunkt der Maschine zu spezifizieren. Dabei kann die Maschinenspezifikation eine Maschinensteuerungsinformation umfassen, um die Funktionalität der Maschine zumindest zum Installationszeitpunkt und/oder zu dem späteren Modifikationszeitpunkt zu spezifizieren. Weiter kann die wenigstens eine identifizierte Anpassung eine Anpassung der Maschinensteuerungsinformation umfassen. Die Maschinensteuerungsinformation kann wenigstens eine der folgenden Angaben umfassen und/oder spezifizieren: ein Programm und/oder Befehle und/oder Ein- und Ausgabeparameter wie Adressen und/oder eine Spezifizierung von Anschlüssen, jeweils zur Ansteuerung wenigstens einer Maschinenkomponente und/oder wenigstens eines Verteilermoduls. Konkret kann die Maschinensteuerungsinformation die spezifischen Daten, Anweisungen und/oder Parameter spezifizieren, die benötigt werden, um einen Arbeitsablauf oder einen Prozess in einer Maschine bzw. Anlage zu steuern. Die Maschinensteuerungsinformation kann z. B. für eine zentrale Steuervorrichtung wie einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verwendet werden und Sequenzen von Befehlen und Logiken umfassen, die in einem speziellen (insbesondere SPS-) Programm codiert sind. Die Logiken sind bspw. Steuerungslogiken, die in einer für die SPS verständlichen Sprache (z. B. AWL, FLIP, KOP) geschrieben sind. Diese Logiken definieren, wie die Maschine auf bestimmte Eingaben oder Zustände reagieren soll. Die Ein- und Ausgabeparameter können die Verwendung von Schnittstellen zu den Maschinenkomponenten und/oder Verteilermodulen definieren. Hierdurch lassen sich Eingaben wie Ein- und Ausgabeparameter und Ausgaben wie Anweisungen an Motoren oder Ventile verwenden, also empfangen und/oder senden. Dabei kann es möglich sein, dass über die Maschinensteuerungsinformation definiert wird, über welche Verbindung (d. h. über welche Anschlüsse und/oder über welches Kommunikationsnetzwerk und/oder über welche Adressen) die Eingaben empfangen und/oder die Ausgaben gesendet werden. Die Maschinensteuerungsinformation ist somit abhängig von einem konkreten Aufbau der Maschine, welcher durch die identifizierte Anpassung ggf. verändert werden kann. Somit kann es vorgesehen sein, dass die identifizierte Anpassung eine Anpassung der Maschinensteuerungsinformation umfasst, um diese Veränderung zu berücksichtigen und gleichzeitig die Funktionalität der Maschine zu gewährleisten.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Bereitstellung der Anpassungsspezifikation zumindest den nachfolgenden Schritt umfasst:
Ausgeben einer angepassten Maschinensteuerungsinformation, vorzugsweise in der Form einer Maschinensteuerungsdatei und/oder einer Konfigurationsdatei, bevorzugt auf Basis einer IO Device Description- und/oder GSD Markup Language-Struktur, und/oder einer Sensorkonfiguration, wobei bevorzugt die wenigstens eine identifizierte Anpassung eine Anpassung von Geräte- Adressen und/oder Gerätekennungen und/oder Ein- und Ausgabeadressen der Maschinensteuerungsinformation umfasst, vorzugsweise zur Ansteuerung wenigstens einer Maschinenkomponente durch eine zentrale Steuervorrichtung, besonders bevorzugt SPS. Die Maschinensteuerungsinformation, speziell in der Form von Steuerungs- oder Konfigurationsdateien, kann somit detaillierte Angaben und/oder Parameter umfassen, um Maschinen und Anlagen zuverlässig zu steuern und zu konfigurieren. Besondere Bedeutung kommt hierbei standardisierten Formaten wie der IO Device Description (IO-DD) und der GSD Markup Language (GSDML) zu. Die IO-DD charakterisiert standardisiert die Eigenschaften und Fähigkeiten von IO-Geräten, wie beispielsweise Sensoren und Aktoren, und erleichtert damit deren Integration in Steuerungssysteme. GSDML, eine XML-basierte Sprache, beschreibt bspw. Geräteeigenschaften für PROFINET-Systeme. Sie wird oft von Geräteherstellern bereitgestellt und kann dann für die Installation und Wartung der Maschine genutzt werden. Des Weiteren kann die Maschinensteuerungsinformation wenigstens eine Sensorkonfigurationsdatei umfassen. Diese kann spezifische Einstellungen eines Sensors angeben, sodass dessen korrekte Funktion in der Maschine gewährleistet ist. Durch die Maschinensteuerungsinformation kann somit der Einbau und die Inbetriebnahme von Maschinenkomponenten in der Maschine erheblich vereinfacht und optimiert werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Bereitstellung der Anpassungsspezifikation zumindest den nachfolgenden Schritt umfasst:
Schrittweises Anleiten eines Benutzers zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme unter Berücksichtigung der identifizierten Anpassungen, vorzugsweise durch eine Angabe von Verbindungen und/oder einer Reihenfolge der Verbindungen und/oder einer Anschlussangabe für die Verbindungen von wenigstens einer Maschinenkomponente, um ein Ersatzteil in die Maschine zu integrieren.
Die schrittweise Anleitung kann bspw. durch ein Ausgabegerät ausgegeben werden, z. B. visuell durch einen Bildschirm und/oder akustisch durch einen Lautsprecher und/oder mittels Augmented Reality. Die Anleitung kann bspw. mehrere Anweisungen umfassen, insbesondere wenigstens eine der folgenden:
Sicherheitsanweisungen („Stellen Sie sicher, dass die Maschine ausgeschaltet und Aktoren vom Stromnetz getrennt ist, bevor Sie mit der Wartung beginnen“ oder „Führen Sie, falls möglich, ein Backup aller wichtigen Daten und Konfigurationen durch“),
Vorbereitende Anweisungen („Ermitteln Sie einen aktuellen Zustand der Maschine“), Lokalisierungsanweisungen („Lokalisieren Sie die spezifische Maschinenkomponente, die gewartet werden muss),
Prüfanweisungen („Überprüfen Sie die Verbindungsanordnung“), Installationsanweisungen („Trennen Sie alle physischen Verbindungen oder Anschlüsse, die zur Maschinenkomponente führen“, „Folgen Sie den spezifischen, vom Computer angezeigten Anweisungen zur Durchführung der eigentlichen Wartungsmaßnahme“),
- Abschließende Anweisungen („Nach Abschluss der Wartungsarbeiten, stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen und Anschlüsse der Maschinenkomponente korrekt und sicher wiederhergestellt sind.“).
Darüber hinaus kann die schrittweise Anleitung auch eine Ansteuerung und/oder ein Auswerten wenigstens einer Maschinenkomponente umfassen. Dies kann dazu dienen, einem Bediener Hinweise für die Anweisungen zu geben (z. B. ein Leuchtmittel von Anschlüssen aufleuchten zu lassen, wenn daran ein Kabel angeschlossen werden soll) oder die korrekte Umsetzung der Anweisungen zu prüfen (z. B. mittels einer Verbindungsprüfung).
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Anpassungsspezifikation dadurch bereitgestellt wird, dass ein angepasster digitalisierter Schaltplan und/oder Bauplan, vorzugsweise auf Basis einer ECAD- oder MCAD-Struktur, und/oder eine Anschlusskonfiguration für die Maschine ausgegeben wird. Die Anpassung der genannten Spezifikationen wie des Schaltplans und/oder Bauplans und/oder der ECAD- (Electronic Computer-Aided Design) oder MCAD- (Electronic Computer-Aided Design) Struktur und/oder der Anschlusskonfiguration kann bspw. durch wenigstens einen der folgenden Schritte computer-gestützt erfolgen:
Importieren der Spezifikation, z. B. durch einen Dateiimport,
Überprüfen der importierten Datei, insbesondere eines darin definierten Plans und/oder einer Struktur auf Fehler oder fehlende Elemente,
- Anpassen und/oder Hinzufügen von Elementen und/oder Komponenten, vorzugsweise mittels einer Komponentenbibliothek, z. B. einer ECAD- oder MCAD- Bibliothek,
Verwendung von Routing-Algorithmen, um automatisiert Verbindungen zwischen den Komponenten zu prüfen und/oder herzustellen und/oder zu ändern,
Verwenden einer Simulation, um sicherzustellen, dass die Anpassungen korrekt und funktionsfähig sind, z. B. durch eine Überprüfung von Stromlaufplänen auf elektrische Funktionsfähigkeit (insbesondere ECAD) und/oder eine strukturelle oder kinematische Analyse (insbesondere MCAD),
- Aktualisieren einer Dokumentation, vorzugsweise von Stücklisten und/oder eines Anschlussplans für die Maschine.
Die Anpassungsspezifikation kann z. B. dadurch bereitgestellt werden, dass die angepasste Spezifikation und/oder aktualisierte Dokumentation visuell und/oder digital und/oder akustisch und/oder physisch (z.B. als Papierausdruck) ausgegeben wird.
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Auswertung auf Basis eines regelbasierten Algorithmus und/oder einer Simulation der Maschine durchgeführt wird, um einzelne Teile der Maschine in Abhängigkeit von der benutzerdefinierten Maßnahme hinsichtlich der wenigstens einen identifizierten Anpassung zu analysieren. Es kann bei der Auswertung die Simulation z. B. in der Form eines ECAD- oder MCAD-
Simulationswerkzeuges und/oder eines darauf basierenden Simulationswerkzeuges verwendet werden. Weiter kann durch die Simulation der elektrische Verlauf und/oder das Verhalten der Komponenten und/oder eine mechanische Belastung und/oder eine elektrische Belastung (wie Energieverbrauch und Wärmeentwicklung) analysiert werden.
Optional kann es vorgesehen sein, dass eine automatische Überprüfung durchgeführt wird, bei welcher die Erhaltung und/oder Ergänzung und/oder Wiederherstellung der Funktionalität und vorzugsweise eine Einhaltung von technischen Vorgaben im Falle einer Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme an der Maschine überprüft wird, vorzugsweise auf Basis einer Simulation der benutzerdefinierten Maßnahme und der wenigstens einen identifizierten Anpassung.
Es kann optional möglich sein, dass die Auswertung ferner den folgenden Schritte umfasst:
Auswählen wenigstens eines Ersatzteiles aus einem Ersatzteile-Katalog, vorzugsweise in der Form einer elektronischen Datenbank,
Ermitteln einer technischen Spezifikation zu diesem Ersatzteil, wobei die wenigstens eine Anpassung anhand der ermittelten technischen Spezifikation identifiziert wird. In einer Datenbank können die Ersatzteile z. B. durch eine Hersteller und/oder Serien- und/oder Artikel- und/oder Teilenummer spezifiziert sein und ausgelesen werden. Darüber hinaus können auch noch weitere Angaben wie technische Spezifikation und/oder eine Kompatibilität mit anderen Komponenten und/oder eine Verfügbarkeit (wie eine verfügbare Anzahl) und/oder ein Kosteninformation angegeben werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige Identifikation eines passenden Ersatzteils.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass zumindest der nachfolgende Schritt zur Ermittlung der Maschinenspezifikation durchgeführt wird:
Ermitteln eines tatsächlichen Aufbaus der Maschine, vorzugsweise durch Ermitteln der tatsächlich an der Maschine verbauten elektrischen Maschinenkomponenten und/oder derer Topologie.
Insbesondere bei bestehenden Maschinen kann es sein, dass der tatsächliche Aufbau und insbesondere die tatsächliche Topologie von der ursprünglich geplanten und damit ggf. von der Maschinenspezifikation abweicht. Daher kann es sinnvoll sein, automatisiert den aktuellen Aufbau der Maschine zu ermitteln und ggf. die Maschinenspezifikation auf dieser Basis zu aktualisieren. Die Auswertung der aktualisierten Maschinenspezifikation ermöglicht es dann, zuverlässig den Anpassungsbedarf für die Maßnahme bei dem tatsächlichen Aufbau zu ermitteln. Das Ermitteln kann dabei auch ein Auslesen und/oder Abfragen der tatsächlich an der Maschine aktuell verbauten elektrischen Komponenten und derer Topologie umfassen. Zum Ermitteln des tatsächlichen Aufbaus können bspw. Identifikatoren der Maschinenkomponenten empfangen und/oder anhand der realen Maschine ermittelt werden. Bspw. kann ein Kommunikationsnetzwerk verwendet werden, um Signale von den Komponenten und/oder den Verteilermodulen zu empfangen, welche einen Hinweis auf die Identität der Komponenten bzw. Verteilermodulen und/oder deren Verschaltung und damit der Topologie geben. Falls Komponenten sich nicht direkt über das Kommunikationsnetz auslesen lassen, z. B. im Falle von Aktoren wie Motoren, kann ggf. über die Verteilermodule eine Information über die Identität der Komponenten und Topologie eingeholt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine automatische Optimierung der Auswertung, vorzugsweise einer Simulation im Rahmen der Auswertung, anhand von benutzerdefinierten Kriterien durchgeführt wird, wobei die benutzerdefinierten Kriterien mindestens eines der folgenden umfassen: eine Rahmenbedingung für die benutzerdefinierte Maßnahme, zumindest eine benutzerdefinierte Präferenz für einen Anwendungszweck der Maschine, eine vorgegebene maximale Einbauzeit für ein Ersatzteil und/oder ein Zusatzteil für die Maschine, ein technischer Aufwand und/oder eine Komplexität, nach welcher die Auswertung optimiert wird, eine Bauteilverfügbarkeit, nach welcher die Auswertung optimiert wird, eine Herstellerangabe für zusätzliche Teile, welche im Rahmen der benutzerdefinierten Maßnahme an der Maschine verbaut werden.
Damit kann eine ausreichende Datengrundlage für die Anpassung bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Maschinenspezifikation eine Topologie von mehreren Verteilermodulen der Maschine spezifiziert, welche vorzugsweise in einen aktiven und passiven Typ unterteilt sind, wobei die aktiven Verteilermodule im Gegensatz zu den passiven Verteilermodulen über eine Datenverbindung mit einer zentralen Steuervorrichtung verbunden sind, um mit den Verteilermodulen verbundene Maschinenkomponenten auf Basis der Datenverbindung anzusteuern, wobei der Typ der Verteilermodule bei der Auswertung berücksichtigt werden kann, sodass die wenigstens eine identifizierte Anpassung wenigstens eine der folgenden Anpassungen umfassen: eine Veränderung der Adressierung der Maschinenkomponenten über die Datenverbindung, eine Auswahl des Typs für ein in die Maschine aufzunehmendes Verteilermodul, eine Auswahl einer Anzahl von Anschlüssen für ein in die Maschine aufzunehmendes Verteilermodul, eine Auswahl von Kabeln und/oder Adaptern und/oder Verteilern für die Maschine, eine Auswahl des Typs für ein in die Maschine aufzunehmendes Verteilermodul in Abhängigkeit von daran anzuschließenden Maschinenkomponenten, insbesondere elektrischen Bauteilen, vorzugsweise in Abhängigkeit von wenigstens einer Anforderung einer Sensorik und/oder Aktorik.
Die Anforderung kann z. B. eine Anforderung an einen Anschluss umfassen, wie bspw. die Anforderung, dass wenigstens eine der folgenden Anschlüsse bei einem Bauteil vorliegen muss: lOLink, Daten, Signal, analog, digital, M5, M8, M12, Port, Class A, Class B, Di (Digital Input), Do (Digital Output), DIO (Digital Input/Output). Weiter kann die Anforderung auch eine Anforderung an wenigstens eine elektrische Eigenschaft spezifizieren, z. B. an einen Strombedarf. lOLink kann dabei ein Anschluss zur Verwendung der standardisierten IO- Technologie sein, die insbesondere die Kommunikation mit Sensoren und Aktuatoren ermöglicht. Daten-Anschlüsse können zum Austausch von Informationen vorgesehen sein, die insbesondere in digitaler oder analoger Form ausgeführt sind. Entsprechend kann ein Signalanschluss eine Ein- und/oder Ausgabe eines analogen oder digitalen Signals ermöglichen. Ferner können M8 (Connector Type M8) und M12 (Connector Type M12) als Steckverbindertypen ausgeführt sein, die insbesondere in der industriellen Automatisierung verwendet werden. Class A (insbesondere ein Port mit geringerem Strombedarf) und Class B (insbesondere ein Port mit höherem Strombedarf) können unterschiedliche Kategorien von IO-Link-Ports des Bauteils darstellen. Di (Digital Input) kann als Eingangssignal ausgeführt sein, das nur zwei Zustände hat, während Do (Digital Output) ein Ausgangssignal sein kann, das ebenfalls nur zwei Zustände hat. Ein DIO (Digital Input/Output) Anschluss kann sowohl als Eingang als auch als Ausgang ausgeführt sein.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Maschine auf Basis der bereitgestellten Anpassungsspezifikation angesteuert und/oder aufgebaut und/oder angepasst wird.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Damit bringt die erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Computerprogramm, insbesondere Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammes durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Damit bringt das erfindungsgemäße Computerprogramm die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
Als der Computer kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung, bspw. die erfindungsgemäße Vorrichtung, vorgesehen sein, welche das Computerprogramm ausführt. Der Computer kann wenigstens einen Prozessor zur Ausführung des Computerprogramms aufweisen. Auch kann ein nicht-flüchtiger Datenspeicher vorgesehen sein, in welchem das Computerprogramm hinterlegt und von welchem das Computerprogramm durch den Prozessor zur Ausführung ausgelesen werden kann.
Ebenfalls ist es denkbar, dass der Computer zumindest einen integrierten Schaltkreis wie einen Mikroprozessor oder eine Anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Anwendungsspezifisches Standardprodukt (ASSP) oder einen digitalen Signalprozessor (DSP) oder einen Field Programmable Gate Array (FPGA) oder dergleichen umfasst. Der Computer kann ferner wenigstens eine Schnittstelle zum Datenaustausch, z. B. eine Ethernet-Schnittstelle oder eine Schnittstelle für LAN (Local Area Network) oder WLAN (Wireless Local Area Network) oder System-on-a-Chip (SoC) oder eine andere Funkschnittstelle wie Bluetooth oder Nahfeldkommunikation (NFC) aufweisen. Ferner kann der Computer als ein oder mehrere Steuergeräte, d. h. auch als ein System aus Steuergeräten, ausgeführt sein. Der Computer kann bspw. auch in einer Cloud und/oder als ein Server vorgesehen sein, um über die Schnittstelle die Datenverarbeitung für eine lokale Anwendung zur Verfügung zu stellen. Auch ist es möglich, dass der Computer als ein mobiles Gerät, wie ein Smartphone, ausgeführt ist.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung kann ein computerlesbares Speichermedium sein, welches das erfindungsgemäße Computerprogramm umfasst. Das Speichermedium ist bspw. als ein Datenspeicher wie eine Festplatte und/oder ein nicht-flüchtiger Speicher und/oder eine Speicherkarte ausgebildet. Das Speichermedium kann z. B. in den Computer integriert sein.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren auch als ein computerimplementiertes Verfahren ausgeführt sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 : Eine zentrale Verschaltung bei einer Maschine mittels eines Schaltschranks.
Fig. 2: Eine dezentrale Verschaltung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig. 3: Eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines Verfahrens, einer
Vorrichtung sowie eines Computerprogramms gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
Die Planung und Anpassung einer Topologie elektrischer, dezentraler Automatisierungstechnik ist in der Durchführung durch einen menschlichen Planer ein zeitaufwendiger Prozess. In der gleichen Weise ist die Instandhaltung, bspw. eine Wartung und Ergänzung der Maschine, häufig mit hohem Aufwand verbunden. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, welche durch eine Automatisierung auf Basis von Maschinenspezifikationen wie mCAD- und/oder eCAD-Daten die Effizienz in der Planung und/oder Instandhaltung substanziell steigern. Dies kann zu einer höheren Montageeffizienz im Sinne einer optimalen Anordnung der Komponenten führen, als auch zu einer höheren Umsetzungseffizienz, welche durch die Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für einen Benutzer, insbesondere Werker realisiert wird.
In Fig. 1 ist schematisch eine zentrale Verschaltung mittels eines Schaltschranks 9 dargestellt, um diese einer dezentralen Verschaltung mittels räumlich dezentral angeordneten, elektrischen Modulen 3, 4 einer Maschine 10 in Fig. 2 gegenüberzustellen. Die Module 3, 4 können dabei verschiedene Typen eines Verteilermoduls 30 umfassen. Insbesondere werden die Module 3,4 in einen aktiven und passiven Typ eines Verteilermoduls 30 unterteilt. Dabei können die aktiven Verteilermodule 30 im Gegensatz zu den passiven Verteilermodulen 30 über eine Datenverbindung 50 mit der zentralen Steuervorrichtung 20 verbunden sein, um mit den Verteilermodulen 30 verbundene Maschinenkomponenten 40 auf Basis der Datenverbindung 50 anzusteuern. Mit anderen Worten können passive Verteilermodule 30 im Gegensatz zu den aktiven Verteilermodulen 30 die Verbindung zwischen Steuervorrichtung 20 und den Geräten 5 „hart verdrahtet“ bereitstellen. Dies ist insbesondere bei der Auswertung 102 durch das Verfahren 100 zu berücksichtigen. Die Maschinenkomponenten 40 können dabei Geräte 5 wie Sensoren und Aktoren umfassen. Anstelle einer Verbindung sämtlicher Geräte 5 unmittelbar mit dem Schaltschrank 9, wie in Fig. 1 dargestellt, können bei der dezentralen Verschaltung in Fig. 2 mehrere Module 4 als zumindest teilweiser Ersatz für den Schaltschrank eingesetzt werden. Diese ermöglichen, wie der Schaltschrank 9, eine Kopplung der Geräte 5 mit der Steuervorrichtung 20 wie einer SPS. Allerdings können die Module 4 dezentral und verteilt in der Nähe der Geräte 5 vorgesehen sein. Die einzelnen Module 4 verschalten somit jeweils die Geräte 5 nur teilweise, wobei die Module 4, optional über jeweils einen und/oder mehrere Hubs 6, zusammen die gesamte Verschaltung vornehmen können.
Um die Konfiguration und/oder Ansteuerung der Module 4 zentral zu ermöglichen, kann ein Mastermodul 3 mehreren der einzelnen Module 4 vorgeschaltet sein. Ebenfalls ist es möglich, dass eine weitere Untergliederung der Verschaltung mittels wenigstens eines Hubs 6 erfolgt.
Fig. 3 veranschaulicht gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ein Verfahren 100 zur computer-gestützten Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische Installationstechnik, und vorzugsweise für eine elektrische Sensorik und/oder Aktorik in einer Maschine 10, insbesondere für eine elektrotechnische Anlage 10, vorzugsweise Automatisierungsanlage. Darüber hinaus zeigt Fig. 3 eine Vorrichtung 1 sowie ein Computerprogramm 2 gemäß Ausführungsvarianten der Erfindung, welche zur Durchführung des Verfahrens 100 vorgesehen sein können.
Eine Instandhaltung von elektrischer Automatisierungstechnik ist eine komplexe Aufgabe. Dies gilt für zentralisierte Schaltschrankkonzepte ebenso, wie für dezentralisierte Konzepte, in denen Steuerungsmodule direkt an den Anlagen angebracht werden. Die entsprechenden Prozesse werden von unterschiedlichen Personen, wie Anlagen-Planer, Elektro-Planer, Installateur, Anlagenprogrammierer etc. durchgeführt. Eine Veränderung der Maschine ist dabei mit einem hohen Aufwand verbunden und setzt eine genaue Kenntnis der funktionalen Zusammenhänge der Maschine voraus, damit die bestehende Funktionalität erhalten bleiben kann. Bei einem Austausch von defekten Teilen wird daher üblicherweise auf Ersatzteile des gleichen Typs zurückgegriffen.
Eine wesentliche Herausforderung dabei ist die Anpassung und Ergänzung einer bestehenden Maschine, insbesondere zum Zwecke der Instandhaltung. So ist es möglich, dass fehlerhafte Teile der Maschine ausgetauscht oder die Maschine funktional ergänzt oder verbessert werden soll. Hierzu müssen neue Teile an die Maschine so angeschlossen werden, dass die bestehenden Anforderungen eingehalten und die Funktionalität erhalten bleibt. Insbesondere bei einem nach der Erstinstallation veränderten Aufbau der Maschine und/oder bei einer schlechten Verfügbarkeit von Ersatzteilen kann es ferner notwendig sein, dass zusätzlich zu einer Instandhaltungsmaßnahme weitere Anpassungen an der Maschine vorgenommen werden müssen, um die Instandhaltungsmaßnahme so zu ermöglichen, dass bestehende oder neue Anforderungen eingehalten werden. Die Identifikation einer solchen Anpassung kann durch das Verfahren 100 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung automatisiert unterstützt werden.
Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 wird hierzu zunächst eine Maßnahmenspezifikation ermittelt. Die Maßnahmenspezifikation kann eine benutzerdefinierte Maßnahme spezifizieren, bei welcher zur Instandhaltung der Maschine 10 wenigstens ein Teil der Maschine 10 verändert und/oder ergänzt und/oder ausgetauscht wird. Die Maßnahme kann zur Erhaltung und/oder Ergänzung und/oder Wiederherstellung einer Funktionalität der Maschine 10 vorgesehen sein.
Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 kann ein Auswerten einer Maschinenspezifikation vorgesehen sein. Die Maschinenspezifikation kann zumindest einen Aufbau der Maschine 10 spezifizieren. Dabei kann die Auswertung 102 anhand des Aufbaus automatisiert wenigstens eine Anpassung an der Maschine 10 identifizieren, welche zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme notwendig ist, um die Funktionalität der Maschine 10 zu erhalten und/oder wiederherzustellen.
Gemäß einem dritten Verfahrensschritt 103 kann die Anpassungsspezifikation auf Basis der durchgeführten Auswertung 102 erzeugt werden, wobei die Anpassungsspezifikation die wenigstens eine identifizierte Anpassung spezifiziert. Sodann kann gemäß einem vierten Verfahrensschritt 104 die Anpassungsspezifikation zur Instandhaltung der Maschine 10 bereitgestellt werden.
Die Anpassungsspezifikation kann eine Anpassungsmaßnahme vorschlagen, die zusätzlich zur Maßnahme zur Instandhaltung (Instandhaltungsmaßnahme) durchgeführt wird, um die Instandhaltung der Maschine weiter zu optimieren und/oder die technische Machbarkeit aufgrund von Anforderungen zu gewährleisten, die durch geänderte Komponenten und/oder Bauteile und/oder eine Ersatzteilverfügbarkeit entstanden sind.
Die Automatisierung des Prozesses zur Instandhaltung einer Maschine 10 führt zu einer großen Erleichterung für den Installateur und stellt das optimale Anlagendesign sicher. Mittels der Berücksichtigung einer Maschinenspezifikation, z. B. durch das Einlesen von mCAD-Daten und/oder eCAD-Daten, sowie ggf. des Auslesens der tatsächlich an der Maschine aktuell verbauten elektrischen Komponenten und deren Topologie, kann das Verfahren 100 dabei selbständig notwendige Anpassungen erkennen und ggf. schrittweise die Installation eines Ersatzteiles unterstützen. Dies kann z. B. die Anleitung umfassen, welche elektrischen Komponenten miteinander verbunden werden sollten und in welcher Reihenfolge diese Verbindung stattfinden sollte. Auch die schnelle und fehlerfreie Erstellung einer Maschinensteuerungsdatei zur Anpassung der Programmierung einer Steuervorrichtung 20 sowie einer Stückliste für die verwendete Automatisierungstechnik kann auf Grundlage der Maschinenspezifikation und vorzugsweise einer automatisch generierten Topologie möglich sein. Die Durchführung von Simulationen kann es außerdem ermöglichen, dass die Funktionalität der Maschine 10 auch dann erhalten bleibt, wenn die Topologie verändert werden muss oder keine Ersatzteile des gleichen Typs zur Verfügung stehen. Dabei können automatisiert Vorschläge zur Veränderung der Topologie gemacht werden.
Ein konkretes Beispiel ist der Austausch einer Lichtschranke. Herkömmlicherweise muss das Ersatzteil dem Typ entsprechen, welcher in der ursprünglichen Planung vorgesehen ist. Falls dieses Ersatzteil jedoch nicht verfügbar, sehr teuer (unnötiger Kostenaufwand) oder nur schwer zu erhalten ist, kann ggf. ein anderes Teil (eine andere Lichtschranke oder ein andere Detektorart) verwendet werden. Eventuell ließe sich sogar durch ein anderes Ersatzteil die Funktionalität der Maschine verbessern. Allerdings erfordert ein solcher Austausch durch ein Ersatzteil anderen Typs einen hohen Planungsaufwand und eine sehr gute Kenntnis der Maschine 10. Das Verfahren 100 ermöglicht die Automatisierung dieses Prozesses. Bspw. kann eine andere Lichtschranke oder sogar ein andersartiger Sensor zum Ersatz der auszutauschenden Lichtschranke vorgeschlagen und somit eine Anpassung zur Instandhaltung spezifiziert werden.
Als Anpassungsspezifikation können bspw. mechanische und/oder elektrische Eigenschaften des Ersatzteils angegeben werden. Es kann bspw. anhand einer digital erfassten Topologie ausgewertet werden, ob und wie die Topologie angepasst werden muss, damit die Funktionalität der Maschine 10 nach dem Austausch erhalten bleibt. Hierzu berücksichtigt die Auswertung z. B. Anforderungen des Ersatzteils hinsichtlich einer Single-Channel- oder Double-Channel-Konfiguration. Hier können als Anpassung unterschiedliche Verteiler (d. h. Verteilermodule) ausgewählt oder ausgetauscht werden, welche Single- oder Double- Channel unterstützen können. Je nach Konfiguration kann auch durch die Verwendung eines T-Stück die Anschlussmöglichkeit von zwei Sensoren an einem Port als Anpassung erlaubt werden. Je nach Art des Outputs des Ersatzteils (analog oder digital) könnten A/D-Wandler in die Topologie als weitere Anpassung mit aufgenommen werden. Auch die Pin-Belegung könnte bei Bedarf angepasst werden. Adapter könnten verwendet werden, um Kompatibilitätsprobleme zu lösen oder die Funktionalität zu erweitern. Des Weiteren könnten Ports sowohl als Eingang als auch als Ausgang programmiert werden, um Flexibilität zu erhöhen. Auch dies kann Teil einer Anpassung sein. Ein Safety-Port könnte ferner als weitere Anpassung hinzugefügt werden, um die Sicherheit der Anlage zu gewährleisten. Zudem müsste ggf. der Stromverbrauch der elektrotechnischen Anlage angepasst werden. Hierzu könnte beispielsweise eine andere Stromzufuhr genutzt oder eine zusätzliche Stromzufuhr installiert werden, um beispielsweise einen höheren Energiebedarf zu decken oder die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu erhöhen.
Das in Fig. 3 dargestellte Computerprogramm 2 kann ferner ein Analyseprogramm umfassen, welches die automatische Durchführung der Auswertung 102 der Maschinenspezifikation ermöglicht. Hierbei kann die Maschine 10 hinsichtlich ihrer Topologie analysiert werden. Die Topologie kann zumindest teilweise die in Fig. 2 veranschaulichte dezentrale Topologie aufweisen. Hierzu können die Maschinenkomponenten 40 und/oder die Verteilermodule 30 der Maschine 10 und ihre Verbindungen und/oder Funktionen vorzugsweise segmentweise und/oder iterativ anhand der Maschinenspezifikation ausgewertet und/oder simuliert werden. In Fig. 2 sind beispielhafte Segmente 70 mit einem gestrichelten Rechteck dargestellt. Dabei können die Segmente 70 funktional und/oder räumlich zusammengehörige Teile der Maschine 10 umfassen.
Die Verteilermodule 30 können es ermöglichen, dass die Maschinenkomponenten 40 auf Basis von Steuerungsbefehlen, welche über einen Feldbus 50 von der Steuervorrichtung 20 an die Verteilermodule 30 übertragen werden, elektrisch und/oder signaltechnisch angesteuert und/oder ausgewertet werden. Dies setzt jedoch eine Kenntnis der Topologie der Verteilermodule 30 voraus, wie sie bspw. in Fig. 2 veranschaulicht ist. Daher kann durch die Maschinenspezifikation die Topologie hinsichtlich der Anordnung der Verteilermodule 30 spezifiziert sein. Die Maschinenspezifikation hierzu auch eine Installationsvorgabe umfasst, welche einen digitalisierten elektrischen Schaltplan und/oder einen digitalisierten mechanischen Bauplan der Maschine 10 umfassen, um den Aufbau der Maschine 10 zumindest zum Installationszeitpunkt und/oder zu einem späteren Modifikationszeitpunkt der Maschine 10 zu spezifizieren. Weiter kann die Maschinenspezifikation eine Maschinensteuerungsinformation umfasst, um die Funktionalität der Maschine 10 zumindest zum Installationszeitpunkt und/oder zu dem späteren Modifikationszeitpunkt zu spezifizieren.
Des Weiteren kann die Anpassungsspezifikation wenigstens eine Anpassung wie eine Veränderung der Topologie und/oder eine Veränderung wenigstens einer der Maschinenkomponenten 40 und/oder wenigstens einer der Verteilermodule 30 spezifizieren, um eine Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme zu ermöglichen. Die Maßnahme kann z. B. darin bestehen, dass eine defekte Maschinenkomponente 4 ausgetauscht oder die Maschine 10 um eine Funktion erweitert werden soll. Oft sind solche Maßnahmen nicht ohne weitere Anpassungen an der Maschine 10 durchführbar. Die notwendigen und insbesondere optimalen Anpassungen können durch die Anpassungsspezifikation angegeben werden.
Um die Maßnahme zusammen mit der dafür vorgesehen Anpassung der Maschine 10 durchzuführen, kann die Anpassungsspezifikation bereitgestellt werden. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass einem Benutzer mitgeteilt wird, welche Anpassung zu erfolgen hat. Dies kann das schrittweise Anleiten des Benutzers zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme unter Berücksichtigung der identifizierten Anpassungen umfassen. Hierzu können bspw. Verbindungen und/oder eine Reihenfolge der Verbindungen eine Hintereinanderschaltung der Geräte und/oder eine Angabe der Anschlüsse für die Verbindungen von wenigstens einer Maschinenkomponente 40 angegeben werden, um die Anpassung durchzuführen. Weiter ist es denkbar, dass ein Ort der Anpassung angegeben wird, z. B. durch die Angabe des Segments 70 der Maschine 10, in welchem die Anpassung durchgeführt werden soll (s. Fig. 2). Die Reihenfolge und/oder die Hintereinanderschaltung kann erforderlich sein, um den technischen Anforderungen wie Platz und Strombedarf gerecht zu werden. Die Anpassung gemäß der Anpassungsspezifikation kann z. B. notwendig sein, um diese Anforderungen automatisiert zu berücksichtigen.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Computerprogramm
Master-Modul
Modul
Gerät
Hub
Schaltschrank
Maschine
Steuervorrichtung, SPS
Verteilermodul
Maschinenkomponente, Motor, Sensor
Feldbus, Datenverbindung
Segmente
Verfahren erster Verfahrensschritt zweiter Verfahrensschritt, Auswertung dritter Verfahrensschritt vierter Verfahrensschritt

Claims

Ansprüche Verfahren (100) zur computer-gestützten Bereitstellung einer Anpassungsspezifikation für eine elektrotechnische Installationstechnik, und vorzugsweise für eine elektrische Sensorik und/oder Aktorik in einer Maschine (10), insbesondere für eine elektrotechnische Anlage (10), vorzugsweise Automatisierungsanlage, umfassend:
Ermitteln (101) einer Maßnahmenspezifikation, welche eine benutzerdefinierte Maßnahme spezifiziert, bei welcher zur Instandhaltung einer Maschine (10) wenigstens ein Teil der Maschine (10) verändert und/oder ergänzt und/oder ausgetauscht wird, und welche zur Erhaltung und/oder Ergänzung und/oder Wiederherstellung einer Funktionalität der Maschine (10) vorgesehen ist,
- Auswerten (102) einer Maschinenspezifikation, wobei die Maschinenspezifikation zumindest einen Aufbau der Maschine (10) spezifiziert, wobei die Auswertung (102) anhand des Aufbaus automatisiert wenigstens eine Anpassung an der Maschine (10) identifiziert, welche zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme notwendig ist, um die Funktionalität der Maschine (10) zu erhalten und/oder wiederherzustellen,
Erzeugen (103) der Anpassungsspezifikation auf Basis der durchgeführten Auswertung (102), wobei die Anpassungsspezifikation die wenigstens eine identifizierte Anpassung spezifiziert,
Bereitstellen (104) der Anpassungsspezifikation zur Instandhaltung der Maschine
Verfahren (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten (102) der Maschinenspezifikation den folgenden Schritt umfasst, welcher durch ein Analyseprogramm automatisch durchgeführt wird:
- Analysieren der Maschine (10) hinsichtlich ihrer Topologie, welche zumindest teilweise dezentral ausgeführt sein kann, wobei hierzu Maschinenkomponenten (40) und/oder Verteilermodule (30) der Maschine (10) und ihre Verbindungen und/oder Funktionen vorzugsweise segmentweise und/oder iterativ anhand der Maschinenspezifikation ausgewertet und/oder simuliert werden, wobei durch die Maschinenspezifikation die Topologie hinsichtlich einer Anordnung der Verteilermodule (30) spezifiziert ist, welche zur dezentralen Verbindung der Maschinenkomponenten (40) mit einer Steuervorrichtung (20) vorgesehen sind, um die Maschinenkomponenten (40) auf Basis von Steuerungsbefehlen, welche über einen Feldbus (50) von der Steuervorrichtung (20) an die Verteilermodule (30) übertragen werden, elektrisch und/oder signaltechnisch anzusteuern und/oder auszuwerten, wobei bevorzugt die Anpassungsspezifikation eine Veränderung der Topologie und/oder wenigstens einer der Maschinenkomponenten (40) und/oder wenigstens einer der Verteilermodule (30) spezifiziert, um eine Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme zu ermöglichen, wobei vorzugsweise die Maßnahmenspezifikation einen Austausch wenigstens einer der Maschinenkomponenten (40) spezifiziert, insbesondere, wenn sich die auszutauschende Maschinenkomponente (40) in einem defekten Zustand befindet. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenspezifikation eine Installationsvorgabe umfasst, welche einen digitalisierten elektrischen Schaltplan und/oder einen digitalisierten mechanischen Bauplan der Maschine (10) umfasst, um den Aufbau der Maschine (10) zumindest zum Installationszeitpunkt und/oder zu einem späteren Modifikationszeitpunkt der Maschine (10) zu spezifizieren, wobei vorzugsweise die Maschinenspezifikation eine Maschinensteuerungsinformation umfasst, um die Funktionalität der Maschine (10) zumindest zum Installationszeitpunkt und/oder zu dem späteren Modifikationszeitpunkt zu spezifizieren, wobei die wenigstens eine identifizierte Anpassung eine Anpassung der Maschinensteuerungsinformation umfasst. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der Anpassungsspezifikation zumindest den nachfolgenden Schritt umfasst:
- Ausgeben einer angepassten Maschinensteuerungsinformation, vorzugsweise in der Form einer Maschinensteuerungsdatei und/oder einer Konfigurationsdatei, bevorzugt auf Basis einer IO Device Description- und/oder GSD Markup Language-Struktur, und/oder einer Sensorkonfiguration, wobei bevorzugt die wenigstens eine identifizierte Anpassung eine Anpassung von Geräte-Adressen und/oder Gerätekennungen und/oder Ein- und Ausgabeadressen der Maschinensteuerungsinformation umfassen, vorzugsweise zur Ansteuerung wenigstens einer Maschinenkomponente (40) durch eine zentrale Steuervorrichtung (20), besonders bevorzugt SPS. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung der Anpassungsspezifikation zumindest den nachfolgenden Schritt umfasst:
Schrittweises Anleiten eines Benutzers zur Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme unter Berücksichtigung der identifizierten Anpassungen, vorzugsweise durch eine Angabe von Verbindungen und/oder einer Reihenfolge der Verbindungen und/oder einer Anschlussangabe für die Verbindungen von wenigstens einer Maschinenkomponente (40), um ein Ersatzteil in die Maschine zu integrieren. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsspezifikation dadurch bereitgestellt wird, dass ein angepasster digitalisierter Schaltplan und/oder Bauplan, vorzugsweise auf Basis einer ECAD- oder MCAD-Struktur, und/oder eine Anschlusskonfiguration für die Maschine (10) ausgegeben wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung (102) auf Basis eines regelbasierten Algorithmus und/oder einer Simulation der Maschine (10) durchgeführt wird, um einzelne Teile der Maschine (10) in Abhängigkeit von der benutzerdefinierten Maßnahme hinsichtlich der wenigstens einen identifizierten Anpassung zu analysieren. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Überprüfung durchgeführt wird, bei welcher die Erhaltung und/oder Ergänzung und/oder Wiederherstellung der Funktionalität und vorzugsweise eine Einhaltung von technischen Vorgaben im Falle einer Durchführung der benutzerdefinierten Maßnahme an der Maschine (10) überprüft wird, vorzugsweise auf Basis einer Simulation der benutzerdefinierten Maßnahme und der wenigstens einen identifizierten Anpassung. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung (102) ferner den folgenden Schritte umfasst:
- Auswählen wenigstens eines Ersatzteiles aus einem Ersatzteile-Katalog, vorzugsweise in der Form einer elektronischen Datenbank, Ermitteln einer technischen Spezifikation zu diesem Ersatzteil, wobei die wenigstens eine Anpassung anhand der ermittelten technischen Spezifikation identifiziert wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der nachfolgende Schritt zur Ermittlung der Maschinenspezifikation durchgeführt wird:
Ermitteln eines tatsächlichen Aufbaus der Maschine (10), vorzugsweise durch Ermitteln der tatsächlich an der Maschine (10) verbauten elektrischen Maschinenkomponenten (40) und/oder derer Topologie, wobei hierzu vorzugsweise Identifikatoren der Maschinenkomponenten (40) empfangen und/oder anhand der realen Maschine (10) ermittelt wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Optimierung der Auswertung (102), vorzugsweise einer Simulation im Rahmen der Auswertung (102), anhand von benutzerdefinierten Kriterien durchgeführt wird, wobei die benutzerdefinierten Kriterien mindestens eines der folgenden umfassen:
Rahmenbedingung für die benutzerdefinierte Maßnahme,
- zumindest eine benutzerdefinierte Präferenz für einen Anwendungszweck der Maschine (10), eine vorgegebene maximale Einbauzeit für ein Ersatzteil und/oder ein Zusatzteil für die Maschine (10), ein technischer Aufwand und/oder eine Komplexität, nach welcher die Auswertung (102) optimiert wird, eine Bauteilverfügbarkeit, nach welcher die Auswertung (102) optimiert wird, eine Herstellerangabe für zusätzliche Teile, welche im Rahmen der benutzerdefinierten Maßnahme an der Maschine verbaut werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenspezifikation eine Topologie von mehreren Verteilermodulen (30) der Maschine (10) spezifiziert, welche vorzugsweise in einen aktiven und passiven Typ unterteilt sind, wobei die aktiven Verteilermodule (30) im Gegensatz zu den passiven Verteilermodulen (30) über eine Datenverbindung mit einer zentralen Steuervorrichtung (20) verbunden sind, um mit den Verteilermodulen (30) verbundene Maschinenkomponenten (40) auf Basis der Datenverbindung anzusteuern, wobei der Typ der Verteilermodule (30) bei der Auswertung (102) berücksichtigt wird, sodass die wenigstens eine identifizierte Anpassung wenigstens eine der folgenden Anpassungen umfasst: eine Veränderung der Adressierung der Maschinenkomponenten (40) über die Datenverbindung, eine Auswahl des Typs für ein in die Maschine (10) aufzunehmendes Verteilermodul (30), eine Auswahl einer Anzahl von Anschlüssen für ein in die Maschine (10) aufzunehmendes Verteilermodul (30), eine Auswahl von Kabeln und/oder Adaptern und/oder Verteilern für die Maschine (10), eine Auswahl des Typs für ein in die Maschine (10) aufzunehmendes Verteilermodul in Abhängigkeit von daran anzuschließenden Maschinenkomponenten, insbesondere elektrischen Bauteilen, vorzugsweise in Abhängigkeit von Anforderungen einer Sensorik und/oder Aktorik.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10) auf Basis der bereitgestellten Anpassungsspezifikation angesteuert und/oder aufgebaut und/oder angepasst wird. Computerprogramm (2), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms (2) durch einen Computer (1) diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Vorrichtung (1) zur Datenverarbeitung, die eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.
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