ES2218111T3 - Control de movimiento universal. - Google Patents
Control de movimiento universal.Info
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Abstract
Control de movimiento universal, que combina funcionalmente en sí las tareas clásicas de un control programable con memoria y un control numérico, caracterizado porque está formado un modelo unitario de planos de ejecución, que presenta varios planos de ejecución de diferente tipo con diferente prioridad, estando previstos los siguientes planos de ejecución desde la máxima hasta la mínima prioridad: a) un plano de regulación de la posición, que está constituido por el plano del sistema y el plano del usuario sincronizados correspondientes, b) un plano de interpolación, que está constituido por el plano del sistema y el plano del usuario sincronizados correspondientes, c) un plano del sistema de eventos para acontecimientos obligados a reacción, d) un plano del usuario para errores asíncronos, e) otro plano del usuario (FA), que puede ser proyectado libremente por el usuario de una manera específica de la solicitud, para tareas de alarga y/o de eventos y/o de regulación y/o para otras tareascíclicas (T1 ¿ T4), f) un grupo de planos para procesamiento en segundo plano, que está constituido por la serie de secuencias de movimiento (BS1 ¿ BS3), ciclos libres (FZ) y otras tareas del sistema de baja prioridad (ST), formando los planos de ejecución a hasta e un grupo de planos para ejecución en tiempo real.
Description
Control de movimiento universal.
La invención se refiere a un control de
movimiento universal, que combina funcionalmente en sí las tareas
clásicas de un control programable con memoria y un control
numérico.
Hasta ahora ha sido habitual modelar, tanto para
el control programable con memoria como también para el control del
movimiento, respectivamente, diferentes planos jerárquicos de
ejecución, a los que se asocian tareas de software para el control
del proceso técnico respectivo. Estas tareas pueden cumplir
cometidos del sistema, pero también pueden ser programados por el
usuario.
Se conoce por el documento DE 197 40 550 A1 que
las funcionalidades del control de procesos de los controles
programables con memoria "SPS" y las funcionalidades del
movimiento del control numérico NC se pueden integrar en un sistema
de control que puede ser configurado de forma unitaria.
Esta integración de SPS/NC se lleva a cabo en
forma de la interconexión de grupos estructurales de control SPS y
NC. Sin embargo, en una forma de realización de este tipo de la
integración, no se consigue una estructura de las tareas óptica y
eficiente para la totalidad de las tareas de control.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
crear para diferentes tareas de control y para diferentes
condiciones marginales o bien requerimientos del proceso técnico
subyacente de una manera sencilla características óptimas del
control combinado SPS/NC.
Estas características óptimas se consiguen, en
principio, a través de un modelo de planos de ejecución que puede
ser configurado de una manera unitaria para las tareas de control
del control combinado SPS/NC.
Partiendo de este principio, el cometido
planteado anteriormente se soluciona porque está formado un modelo
unitario de planos de ejecución, que presenta varios planos de
ejecución de diferente tipo con diferente prioridad, estando
previstos los siguientes planos de ejecución desde la máxima hasta
la mínima prioridad.
- a)
- un plano de regulación de la posición, que está constituido por el plano del sistema y el plano del usuario sincronizados correspondientes,
- b)
- un plano de interpolación, que está constituido por el plano del sistema y el plano del usuario sincronizados correspondientes,
- c)
- un plano del sistema de eventos para acontecimientos obligados a reacción,
- d)
- un plano del usuario para errores asíncronos,
- e)
- otro plano del usuario, que puede ser proyectado libremente por el usuario de una manera específica de la solicitud, para tareas de alarma y/o de eventos y/o de regulación y/o para otras tareas cíclicas,
- f)
- un grupo de planos para procesamiento en segundo plano, que está constituido por la serie de secuencias de movimiento, ciclos libres y otras tareas del sistema de baja prioridad,
formando los planos de ejecución desde a hasta e
un grupo de planos para ejecución en tiempo real.
Una ventaja esencial de esta división en capas
reside en que se reduce al mínimo la comunicación entre las tareas
del control del proceso y las del control del movimiento. Otra
ventaja reside en que la programación de las tareas de control para
el control del proceso y para el control del movimiento se puede
realizar en un lenguaje de programación unitario con una
superficie de creación unitaria.
Una primera configuración de la presente
invención reside en que las tareas libremente programables pueden
ser activadas, respectivamente, a través de señales de los planos
sincronizados del sistema y/o a través de señales del plano de
acontecimientos del sistema. De esta manera, se asegura, por
ejemplo, que se pueda reaccionar inmediatamente a acontecimientos
externos desde el control.
Otra configuración ventajosa de la invención
consiste en que están previstas otras capas de prioridad dentro de
los planos de ejecución. La estructura del software del control del
movimiento combinado SPS/NC se puede adaptar de esta manera de una
forma óptima a las diferentes tareas de control o bien a los
requerimientos del proceso técnico subyacente. De esta manera,
dentro del plano de usuario para errores asíncronos diferentes
causas de errores a planos diferentes con prioridad creciente.
En este caso, es posible que en el plano de
usuario para errores asíncronos, las capas de prioridad puedan ser
programadas por el usuario. De este modo se puede adaptar el
control de una manera muy flexible por el usuario al espectro de
acontecimientos que subyacen a la aplicación.
Otra configuración ventajosa de la invención
consiste en que en el "grupo de planospara ejecución en tiempo
real" se pueden integrar también programas que se pueden cargar
desde el exterior. Por medio de esta recarga se puede ampliar de una
manera dinámica el control de salida con otra funcionalidad
tecnológica.
Otra configuración ventajosa de la invención
consiste en que en el grupo de planos para la ejecución en segundo
plano, se pueden desarrollar ciclos libres y otras tareas del
sistema de baja prioridad de acuerdo con un procedimiento
Round-Robin.
De esta manera, se asegura que todas las tareas
sobre este plano sean atendidas dentro de un periodo de tiempo
establecido por el usuario, y ninguna tarea de este plano tenga que
esperar inútilmente para su ejecución.
Por lo tanto, las ventajas esenciales conseguidas
con la invención consisten especialmente en que a través de la
posibilidad de la fijación de los parámetros de los planos de
ejecución a través del usuario, se puede conseguir en cada caso una
configuración óptima del control para las situaciones
correspondientes. Puesto que cada tarea de control y cada proceso
técnico plantean requerimientos diferentes a la aplicación o
solución técnica de software dentro del control (por ejemplo, número
de los programas necesarios, módulos, tareas, número de las
situaciones de error posible, número de los acontecimientos
externos, a los que hay que reaccionar de una manera
correspondiente, complejidad de la sincronización). Además, a través
de la integración del control de procesos y del control del
movimiento se reduce drásticamente el gasto de comunicaciones dentro
del control.
A continuación se representa y se explica la
invención con el dibujo.
En este caso:
La figura 1 muestra un control conocido de un
proceso técnico con control programable con memoria y control del
movimiento separados. La programación se lleva a cabo a través de
sistemas de programación separados, respectivamente.
La figura 2 muestra los planos de ejecución
esenciales de un control programable con memoria clásico.
La figura 3 muestra los planos de ejecución
esenciales de un control del movimiento.
La figura 4 muestra el control universal según la
invención.
La figura 5 muestra el modelo de planos de
ejecución de este control universal.
La figura 6 muestra la llamada de tareas desde
los dos planos sincronizados del sistema y desde el "plano de
eventos del sistema" del modelo de planos de ejecución del
control universal.
La figura 7 muestra un ejemplo de realización
para el plano del usuario, que puede ser proyectado libremente por
el usuario de una manera específica de la solicitud, para tareas de
alarma y/o tareas de eventos y/o tareas de regulación y/u otras
tareas cíclicas, y
La figura 8 muestra un ejemplo de realización,
que muestra cómo se puede ejecutar en el grupo de planos para la
ejecución en segundo plano, una serie de secuencias de movimiento,
de ciclos libres y de otras tareas del sistema de baja prioridad de
acuerdo con el procedimiento Round-Robin.
En la representación según la figura 1 se
muestra, en forma de una imagen estructural, que para el control de
un proceso técnico TP1 tiene lugar un funcionamiento paralelo de un
control programable con memoria SPS y un control del movimiento NC.
El control programable con memoria SPS y el control del movimiento
NC contienen en cada caso un sistema del tiempo de ejecución RTS1 y
RTS2, respectivamente. La comunicación entre los dos controles se
realiza a través de medios auxiliares especiales, estando
representado a modo de ejemplo un canal de comunicación
bidireccional K. La programación de los controles a través del
usuario se realiza, en general, en diferentes lenguajes de
programación con diferentes superficies de creación. Es decir, a
través de sistemas de programación o de sistemas de ingeniería P1,
ES1 y P2, ES2 separados respectivos. El inconveniente esencial de
esta forma de realización convencional reside, por una parte, en la
comunicación costosa entre los dos controles, por otra parte en los
sistemas de programación y de ingeniería separados y diferentes P1,
ES1 y P2, ES2, respectivamente. A través de entradas y salidas ES1,
ES2 de los controles se controla el proceso técnico TP1 propiamente
dicho. Entre el sistema de programación P1 y el control programable
SPS o bien entre el sistema de programación P2 y el control numérico
NS se encuentran vías de información I1 e I2, respectivamente,
sobre las que se cargan los programas en el control respectivo.
En la representación según la figura 2 se
muestran los planos de ejecución esenciales de un control
programable con memoria clásico (SPS; figura 1), dispuestos según
su prioridad). El aumento de la prioridad está simbolizado en este
caso por medio de una flecha. En el plano de mínima prioridad, como
se indica por medio de una línea de trazos, se ejecutan dos tareas
diferentes, a saber, un ciclo libre, es decir, "plano del usuario
de ciclos libres" y un plano del sistema de segundo plano, es
decir, "plano del sistema de segundo plano", en el
procedimiento Round-Robin, es decir, bajo el control
de divisiones de tiempo. Al plano del sistema de segundo plano
están asociadas tareas de comunicaciones. En un plano del usuario
sincronizado siguiente, designado como "plano del usuario
sincronizado", se puede programar la tarea de la llamada de las
taras o bien de los programas de este plano. Se lleva a cabo una
supervisión para determinar si se ha terminado en el tiempo
oportuno la ejecución de un programa de usuario de este plano
sincronizado, antes de que aparezca de nuevo el acontecimiento de
inicio. Si expira el tiempo de sincronización sin que haya sido
ejecutado acabado el programa de usuario del plano asociado,
entonces se inicia una tarea correspondiente de un "plano de
usuario para errores asíncronos" de prioridad próxima siguiente.
En este "plano de usuario para errores asíncronos", el usuario
puede programar el tratamiento de estados de errores.
Al "plano de usuario sincronizado" sigue un
"plano de usuario de eventos". La reacción a los
acontecimientos (eventos) externos o internos se lleva a cabo
dentro del "plano de usuario de eventos". Un ejemplo típico de
un acontecimiento de este tipo es el exceso de un valor límite. En
un "plano del sistema de alta prioridad" se encuentran las
tareas del sistema operativo, que aseguran el modo de trabajo del
control programable con memoria.
La representación según la figura 3 muestra los
planos de ejecución esenciales de un control del movimiento (NC;
figura 1). También en este caso los planos individuales están
dispuestos jerárquicamente según su prioridad, como se simboliza por
medio de una flecha. Un "plano del sistema de segundo plano" y
un "plano de usuario secuencial" tienen una misma prioridad,
es decir, la prioridad más baja. Esta correspondencia acorte con
las tareas está simbolizada, como en la figura 2, por medio de una
línea de trazos. Las tareas del "plano de usuario secuencial"
son ejecutadas junto con las tareas del "plano del sistema de
segundo plano" en el procedimiento Round-Robin.
Las tareas típicas del "plano del sistema de segundo plano"
son, por ejemplo, las tareas de comunicaciones. En el "plano del
usuario secuencial" se ejecutan las partes del programa que han
sido programadas por el usuario para la tarea de control
propiamente dicha. Si el control se encuentra en una de estas
partes del programa con una instrucción de movimiento o instrucción
de posición, entonces se coloca una suspensión, es decir, que se
interrumpe el programa de usuario en este lugar. La ejecución de
esta instrucción de movimiento o instrucción de posición se realiza
en un "plano del sistema sincronizado" de prioridad más
elevada. Un regulador de la posición, que es ejecutado en el
"plano del sistema sincronizado", lleva a cabo esta
instrucción de movimiento o instrucción de posición respectiva.
Después de la ejecución de la instrucción, se salta de retorno al
"plano del usuario secuencial" y se continúa el programa de
usuario interrumpido a través de una suspensión a través de una
reanudación en el mismo lugar. "El plano del sistema
sincronizado" contiene, además de los reguladores de la posición
ya mencionados, también la parte de interpolación del control.
En el plano de mínima prioridad se coloca un
"plano de usuario sincronizado". Aquí se ejecutan tareas
cíclicas, por ejemplo funcionalidades de regulación.
En un "plano de usuario de eventos"
siguiente están alojadas aquellas tareas, que reaccionan a
acontecimientos externos o internos. Tales acontecimientos pueden
ser, por ejemplo, alarmas.
En la representación según la figura 4, un
proceso técnico TP2 es controlado a través de un control combinado
SPS/NC UM. El acrónimo UMC representa UNIVERSAL MOTION CONTROL
(CONTROL DE MOVIMIENTO UNIVERSAL). La comunicación entre el control
UMC y el proceso técnico TP2 correspondiente se lleva a cabo
bidireccionalmente a través de entradas / salidas EA3. La
programación del control combinado SPS/NC se lleva a cabo a través
de un sistema de programación P3 o sistema de ingeniería ES3 común,
poniendo a disposición el sistema de ingeniería ES3, de la misma
manera que en la figura 1, una superficie cómoda para el sistema de
programación P3. Los programas creados de esta manera son
transmitidos a través de una vía de información I3 a un sistema de
tiempo de ejecución RTS3 del control de movimiento universal
UMC.
La representación según la figura 5 muestra el
modelo de planos de ejecución del control de movimiento universal.
La fijación de la prioridad de los planos se indica, como
anteriormente, por medio de una flecha en dirección a la máxima
prioridad. El grupo de planos de mínima prioridad es el llamado
"grupo de planos de ejecución de segundo plano". Está
constituido por un "plano del sistema de segundo plano", por un
"plano de usuario de ciclos libres" y por un "plano de
usuario secuencial". Las tareas de estos tres planos de la misma
prioridad (indicada por medio de las líneas límite de trazos) son
ejecutadas de forma cíclica en el procedimiento
Round-Robin. (A continuación se dan detalles a este
respecto en combinación con la figura 8). Un "plano de
ejecución" de prioridad elevada, que sigue al "grupo de planos
de ejecución de segundo plano", es un plano de usuario FA que
puede ser proyectado libremente por el usuario de una manera
específica de la solicitud, identificado por medio de un enmarque
doble, para tareas de alarma /o tareas de eventos y/o tareas de
regulación y/o para otras tareas cíclicas. Este plano de usuario FA
está constituido, por lo tanto, explícitamente por cuatro tipos de
planos, que se pueden escalonar de nuevo por el usuario con
respecto a sus prioridades dentro del plano de usuario FA, a cuyo
fin se dan a continuación otras explicaciones con relación a la
figura 7.
Tipo 1: plano de usuario de eventos
Tipo 2: plano de usuario de alarmas
Tipo 3: plano de usuario sincronizado
Tipo 4: plano de usuario con parámetros
Los planos de estos tipos pueden ser dispuestos
de una manera libremente seleccionada por el usuario dentro del
plano de usuario FA, con prioridades subyacentes respectivas,
predeterminadas por el usuario. De esta manera, el usuario tiene la
posibilidad de alcanzar una característica del control de movimiento
universal óptima con relación a los requerimientos y a las
condiciones marginales de la tarea de control y del proceso técnico
a controlar.
En el "plano de usuario de eventos" están
dispuestas, por ejemplo, tareas, que reaccionan a entradas de la
periferia. En el "plano de usuario de alarmas" están
dispuestas, por ejemplo, tareas que reaccionan a supervisiones de
valores límite. En el "plano de usuario sincronizado" están
contenidas tareas cíclicas que pueden ser programadas por el
usuario. En el "plano del sistema con parámetros" se pueden
integrar programas cargados desde el exterior. De esta manera, es
posible que el control de movimiento universal pueda ser ampliado
de una forma dinámica con funcionalidades tecnológicas adicionales.
En este "plano del sistema con parámetros" se cargan
habitualmente tareas para cometidos lentos de regulación o de
supervisión (por ejemplo, tareas con tiempos de ciclo en el
intervalo de 100 ms).
El plano de prioridad siguiente más alta en el
modelo de planos de ejecución del control universal de movimiento es
un "plano de usuario para errores asíncronos". En este plano,
el usuario puede programar, de una manera similar a un control
programable con memoria, el tratamiento de estados de errores. En el
"plano de usuario para errores asíncronos" están depositadas,
por ejemplo, tareas, que reaccionan a alargar tecnológicas. El
usuario tiene la posibilidad de fijar los parámetros, dentro del
"plano de usuario para errores asíncronos", para un número de
planos que es específico para la caracterización del producto. Para
mayor claridad no se muestran detalles a este respecto en la
representación. El usuario puede asociar, por lo tanto, una
prioridad determinada, en caso necesario, a determinados
acontecimientos de errores.
A continuación sigue el "plano del sistema de
eventos". Las tareas del "plano del sistema de eventos"
reaccionan a acontecimientos críticos internos o externos, como por
ejemplo una parada de emergencia.
El plano siguiente es un "plano de
interpolación". Contiene un "plano del sistema
sincronizado" y un "plano de usuario".
El plano de máxima prioridad es el "plano de
regulación de la posición". También contiene un "plano del
sistema sincronizado" y un "plano de usuario". Los planos
de usuario del plano de regulación de la posición y de interpolación
contienen tareas, que son llamadas en el ciclo de regulación de la
posición o bien en el ciclo de interpolación. El tiempo de
ejecución de estas tareas es supervisado, conduciendo el exceso de
un tiempo establecido a través del sistema a la interrupción del
plano y a la activación de un error asíncrono en el "plano de
usuario para errores asíncronos".
El regulador de posición tiene una prioridad más
elevada que el interpolador, es decir, que el regulador de posición
no puede ser interrumpido por el interpolador, pudiendo
interrumpir, en cambio, el regulador de posición al
interpolador.
En el modelo de planos de ejecución del control
de movimiento universal pueden estar previstos, en principio, dentro
de los planos de ejecución individuales, además de las capas ya
mencionadas, también otras capas de prioridad.
En la representación según la figura 6 se muestra
cómo se activan, por medio de las señales S1, que son generadas en
los "planos del sistema sincronizados" (regulador de posición
e interpolador) o bien a través de las señales S2, que son generadas
en el "plano del sistema de eventos", tareas en el plano de
usuario FA, que puede ser proyectado libremente por el usuario de
una manera específica de la solicitud, para tareas de alarma y/o
tareas de eventos y/o para tareas de regulación y/o para otras
tareas cíclicas.
La representación según la figura 7 muestra a
modo de ejemplo una característica del plano de usuario (FA; figuras
5 y 6) que puede ser proyectado libremente por el usuario de una
manera específica de la solicitud, para tareas de alarma y/o tareas
de eventos y/o para tareas de regulación y/o para otras tareas
cíclicas. Se asocian las tareas T1, T2, T3 y T4 a los planos. La
asociación se representa por medio de flechas de asociación ZP1 a
ZP4. La fijación de la prioridad de los planos se indican como
anteriormente, por medio de una flecha en dirección a la prioridad
más alta.
La representación según la figura 8 muestra la
ejecución de tareas del "grupo de planos de segundo plano"
(figuras 5 y 6). En este caso, se ejecutan secuencias de movimiento
BS1, BS2 y BS3 así como un ciclo libre FZ, como se conoce, en
principio, a partir de controles programables con memoria (SPS), y
una tarea del sistema ST del "plano del sistema de segundo
plano" en el procedimiento Round-Robin. En un
procedimiento de este tipo, las tareas son atendidas de acuerdo con
un procedimiento unitario de divisiones de tiempo. Cuando su
división de tiempo ha expirado o cuando se produce una interrupción,
la tarea cede el control, es decir, que es asistida la tarea
siguiente. Por medio de la selección de la división de tiempo existe
la posibilidad de adaptar el control a los requerimientos
respectivos. El procedimiento Round-Robin asegura de
esta manera que sean atendidas todas las tareas del plano del
proceso. Por lo tanto, se excluye que tareas individuales se
aseguren de una manera exclusiva la potencia del ordenador y no
puedan ser atendidas otras tareas.
Claims (6)
1. Control de movimiento universal, que combina
funcionalmente en sí las tareas clásicas de un control programable
con memoria y un control numérico, caracterizado porque está
formado un modelo unitario de planos de ejecución, que presenta
varios planos de ejecución de diferente tipo con diferente
prioridad, estando previstos los siguientes planos de ejecución
desde la máxima hasta la mínima
prioridad:
prioridad:
- a)
- un plano de regulación de la posición, que está constituido por el plano del sistema y el plano del usuario sincronizados correspondientes,
- b)
- un plano de interpolación, que está constituido por el plano del sistema y el plano del usuario sincronizados correspondientes,
- c)
- un plano del sistema de eventos para acontecimientos obligados a reacción,
- d)
- un plano del usuario para errores asíncronos,
- e)
- otro plano del usuario (FA), que puede ser proyectado libremente por el usuario de una manera específica de la solicitud, para tareas de alarga y/o de eventos y/o de regulación y/o para otras tareas cíclicas (T1 - T4),
- f)
- un grupo de planos para procesamiento en segundo plano, que está constituido por la serie de secuencias de movimiento (BS1 - BS3), ciclos libres (FZ) y otras tareas del sistema de baja prioridad (ST),
formando los planos de ejecución a hasta e un
grupo de planos para ejecución en tiempo real.
2. Control del movimiento según la reivindicación
1, caracterizado porque las tareas (T1 - T4) libremente
programables son activadas, respectivamente, por señales (S1) que
proceden de los planos sincronizados del sistema y/o por señales
(S2) que proceden del plano del sistema de eventos.
3. Control del movimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están
previstas otras capas de prioridad dentro de los planos de
ejecución.
4. Control del movimiento según la reivindicación
3, caracterizado porque en el plano del usuario para errores
asíncronos se pueden programar capas de prioridad por el
usuario.
5. Control del movimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el grupo
de planos para la ejecución en tiempo real se pueden integrar
programas que se pueden cargar también desde el exterior.
6. Control del movimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el grupo
de planos para el procesamiento en segundo plano, se pueden
ejecutar las secuencias de movimiento (BS1 - BS3), ciclos libres
(FZ) y otras tareas del sistema de baja prioridad (ST) de acuerdo
con un procedimiento Round-Robin.
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