JP4934041B2 - 自動化装置の作動方法および自動化装置の作動方法を実施するための装置およびプログラミングシステムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明は自動化装置の作動方法、自動化装置のユーザプログラムの作成のためのプログラミングシステムもしくはプログラムプロダクトに関する。

生産機械には手持ち式自動装置も含むものである、工具および／または生産機械では、被加工物を加工するための生産プロセス内で、例えば軸および／またはスピンドルが動かされる。この場合工具と被加工物との間の相対運動を表す軸および／またはスピンドルは所謂加工ユニットと称される。軸および／またはスピンドルは加工のために所謂チャネルに配属される。加工ユニットに対する運動指令は当該チャネルにおいてサブプログラムの形において予め定められかつ記述される。サブプログラムは機械の数値制御内でインタプリタに転送され、インタプリタがサブプログラムを相応の機械コードに変換する。

生産性を高めるために工作機械もしくは生産機械はしばしば、同時に運動することができる複数の加工ユニットを使用することができる。この種の機械はマルチチャネル機械と称される。この種の機械では被加工物および／または工具間の複数の相対運動を同時に処理するために、独立したサブプログラムにおいて定義され、これらサブプログラムは複数のチャネルによって同時に解釈されかつ同時に質問される。その際それぞれのチャネルに独自のサブプログラムが配属されている。

その際サブプログラムは例えばＤＩＮ６６０２５／ＩＳＯによる標準ＡＳＣＩＩソースコードから、並びに場合によっては付加的な製造業者のものもしくは機械固有に拡張されたものから成っている。サブプログラムは通例、エディタ、殊にテキストエディタを有するＡＳＣＩＩ表示において指示されかつ処理される。サブプログラムのグラフィックベースドエディションも可能である。この種の編集を用いてタスク正規化されて、所謂タスクオリエンテドステップ表示内でサブプログラムを作成しかつ操作員にビジュアル化されるようにすることができる。ステップ表示を採用すれば、ストラクチャ化して見せることができる仕方および個々のサブプログラムの処理形態により、プログラミングおよび機械の取り扱いを一層容易にすることができる。

サブプログラムの作成、シミュレーションおよびテストは種々様々なシステムおよび環境において実現可能である。例えばまず、サブプログラムもしくはマルチチャネル機械の場合には複数のサブプログラムが作成もしくはプログラミングされ、それから別のシステム環境において個別プログラムがシミュレーションおよびテストされ、引き続き機械の試運転が行われる。

ＣＮＣ制御される機械では例えば被加工物は直接コード化されてかまたは被加工物はまずＣＡＤシステムを用いてモデル化されかつそれから等価のＣＮＣサブプログラムに変換される。ＣＮＣサブプログラムはそれからＣＮＣ制御部にロードされかつ加工機械はＣＮＣプログラムに相応して制御される。

自動化装置が例えば工作および／または生産機械の少なくとも部分である自動化装置の作動方法では、自動化装置はプログラムを用いて制御および／または調整される。このために使用されるプログラムは自動的に動作する。このことは、自動化装置のプログラムが自動化装置のデータそのものもしくは別の自動化装置のデータだけにアクセスすることができることを意味している。これにより、自動化装置に対して必要なデータの受信および送信が制限されている。

ＥＰ１２８２０２０Ａ２から、工業制御部に対するデータを記憶するための方法が公知である。工業制御部は殊に工場環境におけるオートメーション装置を制御もしくは調整する。
データ管理のためにプログラムメモリに、ファイルの操作との関連において個々のタスクを引き受ける独自に定義されているルーチンが格納されている。上位のプログラムがこれらのルーチンを呼び出すことができる。上位のプログラムは、データを外部のユニットと交換するためにインターネット接続を利用できるようにする指示を含んでいることができる。この上位のプログラムは工業制御部の本来のタスクとは無関係である。
ＥＰ０７６６１５６Ａ１から、例えば制御すべき装置からのセンサ信号を受信し、データを調製しかつアクチュエータ信号を送出するプログラミング可能な論理コントローラが公知である。これらの過程とは時間的に分離されて、例えば使用可能なパラメータのようなデータの交換のために外部の加入者とのデータ通信を行うことができる。
本発明の課題は、自動化装置の通信形態を拡張することである。

課題の解決は請求項１の特徴部分に記載の構成を有する方法を用いてもしくは請求項６の特徴部分に記載の構成を有するプログラミングシステムを用いて、請求項９の特徴部分に記載の構成を有するプログラムプロダクトおよび請求項１０に記載の装置を用いて行われ得る。従属請求項２ないし５もしくは７ないし８は本発明の別の有利な形態を示している。

自動化装置の作動方法において、自動化装置とテレコミュニケーション装置との間および／または自動化装置とインターネットおよび／またはイントラネットとの間の通信コネクションが確立可能である。自動化装置は例えばＮＣ制御部（ＮＣ：Numerical Control）、ＣＮＣ制御部（ＣＮＣ：Computer Numerical Control）、ＳＰＳ制御部（Speicher-Programmierbare-Steuerung）、調整もしくは制御部を有するパワーコントローラである。この形式の自動化装置は例えば、工作および／または生産機械もしくは生産機械はしばしば手持ち式自動装置の部分である。自動化装置はサブプログラムを用いて制御可能および／または調整可能である。サブプログラムの実行の間、サブプログラム内の少なくとも１つの指示を用いて、データ通信のための通信コネクションが利用される。通信コネクションは自動化装置と別のテレコミュニケーション装置もしくはインターネットおよび／またはイントラネット間のコネクションである。このコネクションは有利には自動化装置のサブプログラムから直接形成可能である。ダイレクトコネクションが形成されることにより、例えば軸の運動のために設けられているプログラムからデータコネクションが確立可能であり、その際例えば軸の運動にとって重要であるデータが伝送される。

サブプログラムは殊に、軸運動のプログラミングのために用いられる。

本発明の考えられる用途は例えばプログラムの指示のシミュレーションである。

例えば、ＣＮＣプログラムに従って工作機械で製作される被加工物が理想的な被加工物の所望の製造許容偏差内にあるときは、問題が生じない。これに対して製作された被加工物が設定されている要求に応えていなければ、必要な最適化が、つまり正常な被加工物が製作可能であるようにＣＮＣプログラムを変更して行われる。順次、個々の処理指示および／または加工機械の個々の作動パラメータを変更し、新しい被加工物を製作しかつそれからこの新たに製作された被加工物を検査することも可能である。しかしこの手法は煩瑣であり、それ以上にコスト、材料、時間の面で高くつく。このことは、実際に製作された被加工物の、所望の被加工物からの偏差に対する原因をどこに求めたらいいのかが分からないことが多いという理由から殊に言えることである。この理由から今日、工業的な加工機械のようなこの種のメカトロニックシステムをますますシミュレーションする途を採るようになっている。しかしこの種のシミュレーションの結果を解析できるようにするために、高い計算能力が必要である。このことはビジュアル化のために殊に必要である。ビジュアル化はとりわけ、なかんずくビジュアル化に基づいて、シミュレーションシステムによって計算された複数の種々異なっている被加工物輪郭、または実際に製作された被加工物の所望の被加工物からの偏差の判定が行われるという理由で大きな意味合いを持ってきている。この形式のシミュレーションは通信コネクションを利用するための本発明の指示を用いて実施可能である。これにより、プログラミングされたユーザプログラム内でシミュレーションのためのデータを能力の高いシミュレーション計算機に送信しかつこの計算機からシミュレーション送信データを再び得ることが可能である。この形式のバーチャル加工物を用いて、加工はバーチャルに実施可能でありかつプログラミングされたユーザプログラムのコントロールが可能である。従って例えば、加工物を製作してみる必要はない。原理的には加工機械がこの種のものとして存在している必要はこれっぽっちもない。シミュレーションもしくはバーチャル製作により、プロトタイプの数を相応に低減し、従ってコストを削減することができる。

シミュレーションは例えば全体のプログラムおよび／またはプログラムの一部だけに関する。シミュレーションを用いて衝突監視も実現される。実施形態において例えば、少なくとも１つの自動化装置の作動のためのプログラムの、実際の自動化装置での実行の期間に、プログラムの次に続く部分がシミュレーションされるようにすることができる。シミュレーションが肯定的な結果（例えば衝突なし）であれば、プログラムのシミュレーションされた部分が実際に実行されるのが可能になる。シミュレーションのために必要なデータ、例えば先行の実際に実行されたプログラム部分は通信コネクションを介してシミュレーション装置に伝送される。このシミュレーション装置からデータが自動化装置に返送可能である。

自動化装置は例えば工作機械または生産機械である。データコネクションの利用により、膨大な計算のかかるタスクを行わないですむ。その際膨大な計算のかかるタスクはシミュレーションのみならず、プログラムの実際の実行に必要である別の膨大な計算のかかるタスクでもある。

方法の別の有利な実施形態において、サブプログラムはエンジニアリング・プログラムを用いてプログラミングされる。つまり、サブプログラム、例えばＮＣもしくはＣＮＣプログラムもしくはＳＰＳ（＝Speicherprogrammierbare Steuerung）のプログラミングの期間に既に、自動化装置とテレコミュニケーション装置もしくはインターネットもしくはイントラネットとの間の通信コネクションコールを初期化する可能性が形成される。通信コネクションはサブプログラムの実行の際に自動的に確立される。サブプログラムによる自動的な確立は自動的にチェック可能な条件に依存して行われるようにしてもよい。

上述したように、サブプログラムは殊に運動制御プログラムとしてまたはＮＣプログラムとしてプログラミングされる。この形式のプログラムにおいてまさに、プログラムから、データ処理のための外部システムへ直接指向されている通信コネクションを確立することは目下のところ可能ではない。この形式の外部システムは例えばサーバーである。

別の有利な形態において、データ通信のための指示にデータ通信の種類を決定するパラメータが付される。この形式のパラメータは例えばＳＭＳまたはＭＭＳ（Multi Media Service）を開始するまたはファックスを送信するための電話番号である。別のパラメータは例えば、ｅメールアドレス、ウェブアドレス、ＦＴＰサーバーに対するアドレスまたは類似のものであってもよい。ＳＭＳ、ＭＭＳ、ｅメールはデータ通信の非常に様々な種類の例である。

別の有利な実施形態において、通信コネクションの利用のための指示が通信手段に伝送されかつ通信手段を用いて実施される。これは例えば、複数の自動化装置が例えばサーバーのような１つの通信手段に対する共通のアクセスを有しておりかつこれを通信コネクションの確立のためにその都度個別に利用する場合に生じることである。

別の有利な実施形態において個別利用のみならず、例えば時分割（Time Scharing）法による共通の同時の利用も可能である。

本発明の課題は、自動化装置に対するユーザプログラムを作成するためのプログラミングシステムを用いても解決される。ユーザプログラムは指示を有しており、その際プログラミングシステムにおいて少なくとも、自動化装置とテレコミュニケーション装置との間および／または自動化装置とインターネットもしくはイントラネットとの間の通信コネクションの利用に用いられる指示がユーザプログラムに統合され得るように用意されている。本発明は更に、自動化装置おいて上述した方法の実施を実施可能にするコード部分を含んでいる、自動化装置用のプログラムプロダクトに関する。

有利な手法において本発明はコンピュータプログラムプロダクトの形において実施可能である。この場合のプログラムプロダクトはデジタルコンピュータの内部メモリに直接ロードすることができかつプログラムプロダクトがコンピュータまたはデータ処理のための別の装置で実行されるときに上述した形態による工程を実施するソフトウェア部分を含んでいる。

本発明は更に殊に、メモリプログラミング可能な制御および数値制御を機能的に一体化する、エンジニアリングおよびランタイムシステムを備えているユニバーサルな運動制御に対するプログラミングシステムに関する。

本発明によれば自動化装置は適当なデータコネクション（例えばＷＡＮ＝Wirless Area Network）を介してインターネットまたはテレコミュニケーションサーバーに接続可能である。この接続は持続的に存続させてもいいし、一時的なものであってもよい。

自動化装置のユーザインタフェースは例えばＩＴＳコマンド分拡張されている。その際略記ＩＴＳはインターネットまたはテレコミュニケーションサービスを表しておりかつ概念として任意に選択されたものである。選択された概念はコマンドの機能を分かり易くするために用いられる。このコマンドを用いてユーザは直接ＩＴＳサービスを利用することができる。ユーザによる利用は、ユーザがこのＩＴＳコマンドをプログラムに組み込みかつそれからＩＳＴコマンドをプログラムの実行の際に維持動的に実施することによっても実現可能である。

従ってＮＣプログラムの言語範囲を有利にもこのコマンド文拡張することができる。ＩＴＳコマンドは例えば次のように定義可能である：
ＩＴＳ (<service>, <command>, <paraml>,..., <paramn>,
<rvall>,.... <rvaln>)。

括弧＜＞にセットされている、ＩＴＳコマンド内のパラメータは例えば次の内容を有していることができる：
−定数、
−ローカルなリファレンス、例えばＣＮＣのユーザ変数、
−外部のリファレンス、例えばＩＴＳサーバー上の変数または定数、別の自動化装置または類似のもの、
−定数に対するローカルまたは外部のリストリファレンス、
−データに対するローカルまたは外部のリファレンス。

上の例で使用されている、括弧＜＞内にセットされたパラメータは例えば次のように定められている：
<service> ＝所望のＩＴサービスの指示、
例：SMS, EMAIL, EMS, MMS, FAX, ePS, WWW, WAP, ...
<command>＝サービスの所望の機能の指示
例：SEND, RECEIVE, WAIT, ...
<paraml...n>＝機能のパラメータ、
<rvall...n>＝機能の返送値。

ＩＴＳコマンドにおけるパラメータの数、意味、フォーマットおよび／または有効性はそれぞれの <service> またはそのそれぞれの <command> によって種々様々に定義しておくことができる。

例：ＩＴＳ ("SMS", "SEND",ePS_nr_von_cheffe,"Keine Rohteile mehr"（「もはや未加工部分なし」）≪ machine_ID,Rl)。

ＩＴＳサービスＳＭＳはこの例においてＳＭＳ（Short Message Service）を、ＰＳサーバーに変数 ePS_nr_von_cheffe において記憶されている電話番号に、テキスト「もはや未加工部分なしフライス０３」とともに送信するようになっており、ここで「フライス０３」はユーザ変数 "machine_ID" から取り出される。ＳＭＳが送信されたかどうかの返送はローカルなユーザ変数ＲＩにおいて記憶されるようにしておく。

この場合ＩＴＳコマンドの統合および実現は自動化装置自体において実施される必要はなく、全体がまたは一部が（場合によっては世界規模の）中央ＩＴＳサーバーにおいて実施されるようにすることができる。ＩＴＳコマンドが一定またはローカルなリファレンスを含んでいるならば、これはまたはその内容は例えば自動化装置からＩＴＳコマンドと一緒にＩＴＳサーバーに伝送される。こうして、ＩＴＳユーザインタフェースの機能拡張（これは例えば次の通りである：新しい <service>、新しい <command>）が、自動化装置に対して何らかの変更を加える必要なしに可能である。ＩＴＳサーバーの構成が適当であれば更に、それぞれ個々の自動化装置に対するＩＳＴユーザインタフェースの機能範囲を別個に定義する可能性も出てくる。

本発明を用いて有利な手法で例えば次のような非常に種々様々な利点を得ることができる：
・ ＮＣおよび／またはＣＭＣプログラムによる外部のサービスの利用；
・ ＮＣおよび／またはＣＮＣソフトウェアの変更なしに新しいおよび／または古い外部のサービスの結合；
・ 外部のサービスの、ＮＣおよび／またはＣＮＣプログラムとの論理結合；ここで殊に、プログラムおよび外部サービス間の同期は有利である；
・ ユーザにより記述されるＮＣおよび／またはＣＮＳプログラムを用いた外部サービスの利用。

本発明は、上に説明してきた方法の少なくとも１つを実施するための装置にも関する。装置は少なくとも自動化装置および通信手段を有している。

以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。その際：図１は本発明を実施するための工作機械を示しかつ図２は方法の例を示している。

図１には工作機械１が示されている。工作機械１は例えばＣＮＣ制御部３および駆動部５を有している。駆動部５は、詳細に図示されていないパワーコンバータおよび電気機械を有している。更に工作機械１は通信インタフェース２３を有している。工作機械１もしくはＣＮＣ制御部３もしくは駆動部５は自動化装置である。これら自動化装置の少なくとも１つは外部の通信パートナー７，８，１９との通信コネクション９，１１，１３，１５を確立することができる。これら通信コネクション９，１１，１３，１５の確立は例えば通信インタフェース２３を介して行われる。通信インタフェース２３は例えばウェブ・サーバー、テレコミュニケーション装置に対するダイヤル装置、ファックスモデムまたは類似のものである。通信インタフェース２３は例えば、ＣＮＣ制御部３のような自動化装置に収容されていることもできる。通信コネクション９，１１，１３，１５は、個別または共通に実現可能もしくは利用可能である通信コネクションに対する例である。通信コネクション９を用いて、工作機械１はイントラネット８に接続可能である。イントラネット８は例えばインターネット７に接続されている。通信コネクション１１を介して工作機械１は通信手段２０に接続されている。通信手段２０は例えばウェブ・サーバーであり、これに工作機械１もしくはここに収容されている自動化装置がデータ技術的に接続されている。ウェブ・サーバーは例えば、自動化装置１，３，５にも収容されている。工作機械１に配属されている通信手段２０を介して、通信コネクション１３を用いてインターネット７との接続が形成可能である。インターネット７は例えばサーバー１７を有しているが、これは、工作機械１または別の図示されていない工作機械に対するシミュレーションタスクのために設けられている。通信コネクション１３を用いて通信手段２０の、インターネット７との接続が行われる。接続手段として例えば、ＷＬＡＮコネクションが利用可能である。ＣＮＣ制御部３は例えば通信コネクション１５を介してもテレコミュニケーション装置１９に接続可能である。テレコミュニケーションコネクション１９を用いて、シミュレータ２１に対する接続が確立可能である。シミュレータ２１は例えば、工作機械１とは別の場所に設置されている。通信コネクション１６として例えば電話接続が利用されている。図１のＣＮＣ制御部３は例えばエンジニアリングシステム３３を用いてプログラミング可能である。プログラムの、ＣＮＣ制御部３への伝送は例えばデータ担体２５を用いてまたは無線のデータコネクションを用いて行われる。

図２にはデータ担体２５が示されている。データ担体２５にはプログラム２７が記憶されている。プログラム２７は例えばスタート指示３１（Start）および終了指示３２（Ende）を有している。プログラム２７は更に例えば、駆動部の運動に関する指示２８を有している。更にプログラム２７は指示ＩＳＴを有しており、その際これら指示（コマンド）はインターネットまたはテレコミュニケーションサービスに対するアクセスに関している。この形式の指示は本発明によればプログラム２７に納められている。有利にはこのプログラム２７は、殊に機械の運動制御のために用いられるユーザプログラムである。プログラム２７は図１のＣＮＣ制御部３に例えばバイナリの形で存在している。

本発明を実施するための工作機械と周囲との通信コネクションを示した概略図 方法の例を説明するためのデータ担体の略図

Claims (7)

1. 自動化装置（１，３，５）の作動方法であって、
   ａ） 前記自動化装置（１，３，５）とテレコミュニケーション装置（１９）との間の通信コネクション（１５）および当該テレコミュニケーション装置（１９）とシミュレータ（２１）との間の通信コネクション（１６）が形成される
   または
   ｂ） 前記自動化装置（１，３，５）と当該自動化装置（１，３，５）に配属されているウェブ・サーバー（２０）との間の通信コネクション（１１）および当該ウェブ・サーバー（２０）とシミュレーションタスク用サーバー（１７）との間の通信コネクション（１３）が形成され、
   その際前記自動化装置（１，３，５）は、当該自動化装置（１，３，５）の軸運動制御プログラムとして構成されており、かつ前記自動化装置（１，３，５）を制御するメインプログラムに属するサブプログラム（２７）を用いて制御されるまたは調整され、
   該サブプログラム（２７）内のデータ通信のための指示（２９）にデータ通信の方式を定めるパラメータが与えられており、
   当該パラメータを有する指示（２９）によってデータ通信の方式を指定することによって、前記サブプログラム（２７）の実行期間に、前記自動化装置（１，３，５）とテレコミュニケーション装置（１９）との間の通信コネクション（１５）および当該テレコミュニケーション装置（１９）とシミュレータ（２１）との間の通信コネクション（１６）、または前記自動化装置（１，３，５）と当該自動化装置（１，３，５）に配属されているウェブ・サーバー（２０）との間の通信コネクション（１１）および当該ウェブ・サーバー（２０）とシミュレーションタスク用サーバー（１７）との間の通信コネクション（１３）が選択して形成される、または
   当該パラメータを有する指示（２９）によってデータ通信の方式を指定することによって、前記サブプログラム（２７）の実行期間に、前記自動化装置（１，３，５）とテレコミュニケーション装置（１９）との間の通信コネクション（１５）および当該テレコミュニケーション装置（１９）とシミュレータ（２１）との間の通信コネクション（１６）、または前記自動化装置（１，３，５）と当該自動化装置（１，３，５）に配属されているウェブ・サーバー（２０）との間の通信コネクション（１１）および当該ウェブ・サーバー（２０）とシミュレーションタスク用サーバー（１７）との間の通信コネクション（１３）が選択して利用される、ことを特徴とする方法。
2. 前記サブプログラム（２７）はエンジニアリングプログラムを用いてプログラミングされる
   請求項１記載の方法。
3. 前記通信コネクション（１１，１３）を利用するための指示（２９）が、前記ウェブ・サーバー（２０）に伝送されかつ該ウェブ・サーバー（２０）を用いて実施される
   請求項１または２記載の方法。
4. 自動化装置（１，３，５）の軸運動制御プログラムとして構成されており、かつ当該自動化装置（１，３，５）を制御するメインプログラムに属するサブプログラム（２７）を作成するためのプログラミングシステムであって、当該サブプログラム（２７）は指示（２９）を有している形式のものにおいて、
   該プログラミングシステムにおいて少なくとも、
   ａ） 前記自動化装置（１，３，５）とテレコミュニケーション装置（１９）との間の通信コネクション（１５）および当該テレコミュニケーション装置（１９）とシミュレータ（２１）との間の通信コネクション（１６）の形成または利用、
   または
   ｂ） 前記自動化装置（１，３，５）と当該自動化装置（１，３，５）に配属されているウェブ・サーバー（２０）との間の通信コネクション（１１）および当該ウェブ・サーバー（２０）とシミュレーションタスク用サーバー（１７）との間の通信コネクション（１３）の形成または利用に用いられる前記指示（２９）が前記サブプログラム（２７）内に用意されており、
   該サブプログラム（２７）内の前記データ通信のための指示（２９）にデータ通信の方式を定めるパラメータが与えられており、
   当該パラメータを有する指示（２９）によってデータ通信の方式を指定することによって、前記サブプログラム（２７）の実行期間に、前記自動化装置（１，３，５）とテレコミュニケーション装置（１９）との間の通信コネクション（１５）および当該テレコミュニケーション装置（１９）とシミュレータ（２１）との間の通信コネクション（１６）、または前記自動化装置（１，３，５）と当該自動化装置（１，３，５）に配属されているウェブ・サーバー（２０）との間の通信コネクション（１１）および当該ウェブ・サーバー（２０）とシミュレーションタスク用サーバー（１７）との間の通信コネクション（１３）が選択して形成される、または
   当該パラメータを有する指示（２９）によってデータ通信の方式を指定することによって、前記サブプログラム（２７）の実行期間に、前記自動化装置（１，３，５）とテレコミュニケーション装置（１９）との間の通信コネクション（１５）および当該テレコミュニケーション装置（１９）とシミュレータ（２１）との間の通信コネクション（１６）、または前記自動化装置（１，３，５）と当該自動化装置（１，３，５）に配属されているウェブ・サーバー（２０）との間の通信コネクション（１１）および当該ウェブ・サーバー（２０）とシミュレーションタスク用サーバー（１７）との間の通信コネクション（１３）が選択して利用される、ことを特徴とするプログラミングシステム。
5. 前記通信コネクション（１１，１３）を利用するための指示（２９）が、前記ウェブ・サーバー（２０）に伝送可能でありかつ該ウェブ・サーバー（２０）を用いて実施可能である
   請求項４記載のプログラミングシステム。
6. 自動化装置（１，３，５）用のプログラムであって、
   当該自動化装置（１，３，５）に請求項１から３までのいずれか１項記載の方法を実行させることを特徴とする、自動化装置（１，３，５）用のプログラム。
7. 自動化装置（１，３，５）およびウェブ・サーバー（２０）を有している請求項１から３までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置。

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