DE10311026A1

DE10311026A1 - Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung

Info

Publication number: DE10311026A1
Application number: DE2003111026
Authority: DE
Inventors: Oswald Käsdorf; Georg Steinlein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern (F1, F2, F3, F4) von mindestens einer Funktion (3) einer industriellen Steuerung oder Regelung (6), wobei der Steuerung oder Regelung (6) veränderte Funktionsparameter (F1V, F2V, F3V, F4V) übergeben und gespeichert werden, wobei durch anschließendes Verändern eines Freigabeparameters (FP) in der Steuerung oder Regelung (6) ursprüngliche Funktionsparameter (F1, F2, F3, F4) simultan gegen die veränderten Funktionsparameter (F1V, F2V, F3V, F4V) ausgetauscht werden und die Funktion (3) mit den veränderten Funktionsparametern (F1V, F2V, F3V, F4V) ausgeführt wird. Das Verfahren schafft somit eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zum simultanen Verändern von Funktionsparametern von Funktionen einer industriellen Steuerung oder Regelung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung.
Industrielle Steuerungen oder Regelungen z.B. für Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei unter Produktionsmaschinen auch Roboter zu verstehen sind, sind heutzutage üblicherweise in Form von Software auf einem numerischen Rechner oder numerischen Rechnersystem realisiert.

Die Steuerung oder Regelung verfügt dabei in der Regel unter anderem über eine Anzahl von sogenannten Funktionen. Eine solche Funktion kann im einfachsten Fall z.B, ein digitales Filter oder ein Regler, wie z.B. ein Proportional-Integralregler sein. Eine Funktion weist eine oder mehrere Eingangs- und Ausgangsgrößen auf. Als Teil der Eingangsgrößen verfügt eine Funktion über eine Anzahl von üblicherweise vom Anwender parametrierbaren sogenannten Funktionsparametern. Bei digitalen Filtern können diese z.B. in Form von Filterkoeffizienten vorliegen, während bei einem Regler die Funktionsparameter durch Regelparameter wie z.B. Proportional-Beiwert, Integrierzeitkonstante, Integrierbeiwert und Proportionalwert gegeben sind.

Die genannten Funktionen lassen sich selbstverständlich auch zu größeren Funktionen zusammenfassen, welche sich dann aus mehreren kleineren Funktionen, wie z.B. digitalen Filtern oder Reglern zusammensetzen können. Steuerungen oder Regelungen, wie sie z.B. bei Antriebssystemen verwendet werden, enthalten einen bestimmten Umfang von Funktionen.

Bei den üblicherweise verwendeten Steuerungen oder Regelungen können die Funktionsparameter über geeignete Adressierungsmechanismen (Nummer der Funktion, Funktionsname) vom Anwender angesprochen und verändert werden. Insbesondere bei Echtzeit-Funktionen, wie z.B. bei digitalen Filtern und Reglern ist es wünschenswert, bei laufender Maschine, Funktionsparameter zu verändern, um z.B. eine Reglerstrecke für einen Antrieb der Maschine z.B. für eine aktuelle Applikation zu optimieren.

Ein solches Verändern von Funktionsparametern bereitet jedoch Schwierigkeiten, da z.B. bei einem digitalen Filter die Funktionsparameter, d.h. alle Filterkoeffizienten simultan geändert werden müssen, was bei üblicherweise verwendeten Steuerungen oder Regelungen nicht möglich ist, da die Funktionsparameter nur sequentiell vom Anwender, mit einem an die Steuerung oder Regelung angeschlossenen Rechner, wie z.B. einem Laptop oder Personal Computer, verändert werden können. Da die Funktionsparameter nur hintereinander verändert werden können, kann es z.B. bei oben genanntem digitalen Filter oder Regler zum Abschalten einer Maschine oder eines Antriebs kommen, wenn der digitale Filter durch eine unzulässige Teilparametrierung einen Fehlerzustand annimmt und folglich die entsprechende Funktion falsche Ausgangssignale liefert.

Bisher war es deshalb immer notwendig, die gesamte Maschine, die durch die betreffende Steuerung oder Regelung gesteuert bzw. geregelt wurde, in einen inaktiven Zustand zu versetzen, um die Funktionsparameter verändern zu können. Die veränderten Funktionsparameter werden z.B. dann erst nach einem Wiedereinschalten der Maschine wirksam. Eine Veränderung der Funktionsparameter bei laufender Maschine war somit bisher nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum simultanen Verändern von Funktionsparametern von Funktionen einer industriellen Steuerung oder Regelung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass der Steuerung oder Regelung veränderte Funktionsparameter übergeben und gespeichert werden, dass durch anschließendes Verändern eines Freigabeparameters in der Steuerung oder Regelung ursprüngliche Funktionsparameter simultan gegen die veränderten Funktionsparameter ausgetauscht werden und die Funktion mit den veränderten Funktionsparametern ausgeführt wird.

Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionen, digitale Filter oder Regler vorgesehen sind. Digitale Filter oder Regler stellen bei Steuerungen oder Regelungen üblicherweise verwendete Funktionen dar.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die ursprünglichen Funktionsparameter derart simultan gegen die veränderten Funktionsparameter ausgetauscht werden, dass der Austausch innerhalb einer Rechenzykluszeit der Funktion ausgeführt wird. Wenn der Austausch der Funktionsparameter innerhalb einer Rechenzykluszeit der Funktion ausgeführt wird, sind die daraus resultierenden Störungen des Ausgangssignals oder der Ausgangssignale der Funktion minimiert bzw. im Idealfall sind keine Störungen vorhanden.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Freigabeparameter ein binärer Parameter verwendet wird. Ein binärer Parameter lässt sich besonders schnell und einfach vom Anwender verändern.

Das Verfahren eignet sich besonders zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion einer industriellen Steuerung oder Regelung bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern, da in diesen Anwendungsbereichen häufig digitale Filter und/oder Regler verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Funktionsschaltbild eines digitalen Filter und
2 ein Blockschaltbild einer Funktion.
In 1 ist beispielhaft als Funktion ein digitales Filter 3 in Form eines funktionalen Schaltbildes dargestellt. Dem digitalen Filter 3 werden als Eingangsgrößen ein digitalisiertes, abgetastetes Signal x(n) sowie vier Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4, die in dem Ausführungsbeispiel, die Filterkoeffizienten des digitalen Filter 3 bilden, vorgegeben. Das digitale Filter 3 gibt als gefilterte Ausgangsgröße das Ausgangssignal y(n) aus. Das digitale Filter 3 wird innerhalb einer Rechenzykluszeit T von der Regelung abgearbeitet bzw. berechnet. In dem Ausführungsbeispiel ist die Rechenzykluszeit T mit der Abtastzeit des Eingangssignals identisch. Die jeweils um eine Rechenzykluszeit T verzögerten hintereinander liegenden Abtastwerte x(n), x(n-1), x(n-2), x(n-3) werden gemäß 1 entsprechend jeweilig mit einem Multiplizierer 1a, 1b, 1c oder 1d mit den zugehörigen Funktionsparametern F1, F2, F3 oder F4 multipliziert. Anschließend wird mittels des Addierers 2 die Summe aus den solchermaßen gewichteten Größen berechnet und als Ausgangssignal y(n) ausgegeben. Zur Symbolisierung der Rechenzykluszeit T, welche zwischen den hintereinander liegenden Eingangswerten x(n), x(n-1), x(n-2) und x(n-3) liegen, dienen die Verzögerer 5a, 5b und 5c, die jeweils um eine Rechenzykluszeit T verzögern. In dem Ausführungsbeispiel könnte z.B, der Funktionsparameter F1=0,1 sein, der Funktionsparameter F2=0,3, der Funktionsparameter F3=0,125 und der Funktionsparameter F4=1,73 sein. Entsprechend den Funktionsparametern F1, F2, F3 und F4 wird eine Filterung der Eingangsfunktionen x(n) durchgeführt.
In 2 ist in Form eines Blockschaltbildes, dass aus 1 bekannte digitale Filter 3 als ein quadratischer Funktions block dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel ist das digitale Filter 3 als Funktion innerhalb einer Regelung 6 eines Antriebssystems einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine eingesetzt. Anstatt der Regelung 6 könnte dass digitale Filter 3 aber auch in einer Steuerung eingesetzt sein. Das digitale Filter 3, die vier Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 sind im Ausführungsbeispiel in der Regelung gemäß 2 in einem jeweiligen Speicherbereich 4a, 4b, 4c und 4d innerhalb der Regelung 6 gespeichert. Selbstverständlich beinhaltet die Regelung 6 in der Regel noch sehr viel mehr Funktionen, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
Zur Veränderung der Funktionsparameter 4a, 4b, 4c und 4d, z.B. zum Zwecke der Optimierung des Filterverhaltens, übergibt der Anwender der Regelung 6 bei laufender Maschine bzw. laufendem Antrieb der Maschine, vier veränderte Funktionsparameter F1V, F2V, F3V und F4V. Der veränderte Funktionsparameter F1V wird in einen Speicherbereich 4f, der veränderte Funktionsparameter F2V wird in einen Speicherbereich 4g, der veränderte Funktionsparameter F3V wird in einen Speicherbereich 4h und der veränderte Funktionsparameter F4V wird in einen Speicherbereich 4i in der Regelung 6 gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt wird das digitale Filter 3 nach wie vor noch mit den ursprünglichen Funktionsparametern F1, F2, F3 und F4 berechnet bzw. ausgeführt. Durch anschließendes Verändern eines sogenannten Freigabeparameters FP, (z.B. von logisch „0" auf „1"), der in einem Speicherbereich 4E in der Regelung gespeichert ist, werden die veränderten Funktionsparameter F1V, F2V, F3V und F4V simultan jeweilig gegen die zugehörigen ursprünglichen Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 ausgetauscht, indem die Inhalte der Speicherbereiche 4f, 4g, 4h und 4i simultan in die jeweilig zugehörigen Speicherbereich 4a, 4b, 4c und 4d kopiert werden und solchermaßen die ursprünglichen Parameter F1, F2, F3 und F4 jeweils von ihrem zugehörigen veränderten Funktionsparameter überschrieben werden. Das heißt, der ursprüngliche Funktionsparameter F1 wird durch den veränderten Funktionsparameter F1V, der ursprüngli che Funktionsparameter F2 wird durch den veränderten Funktionsparameter F2V, der ursprüngliche Funktionsparameter F3 wird durch den veränderten Funktionsparameter F3V und der ursprüngliche Funktionsparameter F4 wird durch den veränderten Funktionsparameter F4V, überschrieben.
Das digitale Filter 3 wird anschließend von der Regelung 6 mit den veränderten Funktionsparametern F1V, F2V, F3V und F4V ausgeführt. Das Verändern der Funktionsparameter sowie das anschließende Verändern des Freigabeparameters, welcher idealer Weise als binärer Parameter ausgelegt wird, kann z.B. mit Hilfe eines an die Regelung seriell angeschlossenen Laptops oder Personal Computers erfolgen. Die Abfrage des Freigabeparameters FP auf eine Veränderung von z.B. logisch „0" auf „1", was in dem Ausführungsbeispiel das Kopieren des Inhalts der Speicherbereiche 4f, 4g, 4h und 4i in die jeweilige zugehörigen Speicherbereiche 4a, 4b, 4c und 4d auslöst, sowie der Kopiervorgang, kann z.B. durch ein übergeordnetes Programm in der Regelung 6 durchgeführt werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 ist die Funktion als digitales Filter 3 ausgeführt. Selbstverständlich könnte die in 2 schematisch dargestellte Funktion 3 anstatt des digitalen Filters auch einen Regler symbolisieren. Die Funktionsparameter F1, F2, F3 und F4 würden dann in Form der schon in der Einleitung der Beschreibung erwähnten Regelparameter vorliegen.
Um den Einschwingzeit der Ausgangsfunktion y(n) nach Veränderung der Funktionsparameter möglichst klein zu halten sollte der simultane Austausch der Parameter möglichst innerhalb der Rechenzykluszeit T der Funktion erfolgen.
Die Erfindung erlaubt eine verbesserte Handhabung und schnellere Inbetriebnahme einer industriellen Steuerung oder Regelung z.B. von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, da z.B. die Optimierung der Regelungs- und Steuerfunktionalitäten quasi online bei laufender Maschine bzw. laufenden Motoren der Maschine erfolgen kann.
Selbstverständlich kann die Erfindung aber auch nicht nur bei industriellen Steuerungen oder Regelungen von Werkzeug- oder Produktionsmaschinen eingesetzt werden, sondern auch bei anderen Anwendungsgebieten, bei denen eine simultane Umschaltung von Funktionsparametern von Funktionen innerhalb einer industriellen Steuerung oder Regelung notwendig ist.

Claims

Verfahren zum Verändern von Funktionsparametern (F1, F2, F3, F4) von mindestens einer Funktion (3) einer industriellen Steuerung oder Regelung (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung oder Regelung (6) veränderte Funktionsparameter (F1V,F2V,F3V,F4V) übergeben und gespeichert werden, dass durch anschließendes Verändern eines Freigabeparameters (FP) in der Steuerung oder Regelung (6), ursprüngliche Funktionsparameter (Fl,F2,F3,F4) simultan gegen die veränderten Funktionsparametern (F1V,F2V,F3V,F4V) ausgetauscht werden und die Funktion (3) mit den veränderten Funktionsparametern (F1V,F2V,F3V,F4V) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktionen, digitale Filter (3) oder Regler (3) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ursprünglichen Funktionsparameter (F1,F2,F3,F4) derart simultan gegen die veränderten Funktionsparametern (F1V, F2V, F3V,F4V) ausgetauscht werden, dass der Austausch innerhalb einer Rechenzykluszeit (T) der Funktion (3) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Freigabeparameter (FP) ein binärer Parameter verwendet wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Verändern von Funktionsparametern von mindestens einer Funktion (3) einer industriellen Steuerung oder Regelung (6) bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern.