DE102013010783A1 - Method and control device for testing an automation solution based on a PLC control - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen einer PLC-Steuerung (21), umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines PLC-Programmcodes zur Realisierung einer PLC-Steuerung (21); – Bereitstellen eines oder mehrerer Aktuatormodelle (22) und eines oder mehrerer Anwendungsmodelle (23) jeweils in einem PLC-Programmcode, die ausgebildet sind, um über eine Softwareschnittstelle anstelle externer Einheiten mit der PLC-Steuerung (21) zu kommunizieren; – Einlesen der PLC-Programmcodes der PLC-Steuerung (21), des einen oder der mehreren Aktuatormodelle (22) sowie des einen oder der mehreren Anwendungsmodelle (23) in ein PLC-Steuergerät (2); – Ausführen der PLC-Programmcodes in dem PLC-Steuergerät (2).The invention relates to a method for testing a PLC controller (21), comprising the following steps: - providing a PLC program code for realizing a PLC controller (21); - providing one or more actuator models (22) and one or more application models (23) each in a PLC program code configured to communicate with the PLC controller (21) via a software interface instead of external units; - Reading the PLC program codes of the PLC controller (21), the one or more actuator models (22) and the one or more application models (23) in a PLC control unit (2); - Execute the PLC program codes in the PLC control unit (2).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft das Testen von Automatisierungslösungen, die auf SPS-Steuerungen (SPS: speicherprogrammierbare Steuerungen) bzw. PLC-Steuerungen (PLC: Programmable Logic Controller) basieren.The present invention relates to the testing of automation solutions based on PLCs (Programmable Logic Controllers) or PLCs (Programmable Logic Controllers).
Stand der TechnikState of the art
Industrielle Automatisierungsanwendungen für moderne Automatisierungslösungen erfordern komplexe Steuerungen, die üblicherweise als sogenannte SPS-Steuerungen bzw. PLC-Steuerungen realisiert werden. Bevor die PLC-Steuerungen in der Anwendung eingesetzt werden, ist ein umfangreiches Testen erforderlich, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen und Beschädigungen an den verwendeten Maschinen oder Gefährdungen von Personen zu vermeiden.Industrial automation applications for modern automation solutions require complex control systems, which are usually implemented as so-called PLC controllers or PLC controllers. Before the PLC controls are used in the application, extensive testing is required to ensure proper operation and avoid damage to the equipment or hazards to personnel.
Beschädigungen an den verwendeten Maschinen oder Gefährdungen von Personen zu vermeiden.Damage to the machines used or hazards to persons.
Ein ausführliches Testen der Automatisierungsanwendungen erfordert, dass die physikalischen Einheiten der späteren Automatisierungslösung in großen Teilen bereits am Testort bereitgestellt werden. Dieser Aufwand ist erheblich und wird daher häufig reduziert, so dass die Automatisierungslösung vor der Auslieferung an den Endkunden nur zum Teil, insbesondere ohne aufwändige Hardware, in ausreichender Weise getestet wird. Dies führt häufig dazu, dass am Einsatzort umfangreiche Anpassungen erforderlich sind, die hohe Kosten verursachen.Extensive testing of the automation applications requires that the physical units of the later automation solution be provided in large part already at the test site. This effort is considerable and is therefore often reduced, so that the automation solution before delivery to the end customer is tested only partially, in particular without expensive hardware in a sufficient manner. This often means that extensive adjustments are required at the site, which cause high costs.
Darüber hinaus werden beim Testen beispielsweise Bewegungsachsen von Aktuatoren durch sehr ungenaue Annäherungen abgebildet, die bestimmte Parametereinstellungen und Zustandsgrößen der Aktuatoren, wie z. B. deren maximaler Strom und dergleichen, nicht berücksichtigen.In addition, during testing, for example, motion axes of actuators are imaged by very inaccurate approximations, the specific parameter settings and state variables of the actuators, such. B. whose maximum current and the like, do not take into account.
In einigen Fällen können die zu testenden physikalischen Systeme auch mithilfe externer Modellierungstools, wie beispielsweise MATLAB/SIMULINK, virtuell erstellt werden, um den für die PLC-Steuerung generierten Steuercode und dessen Parameter zu testen und zu optimieren.In some cases, the physical systems to be tested can also be virtually created using external modeling tools, such as MATLAB / SIMULINK, to test and optimize the control code and parameters generated for the PLC controller.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Aus der
Die Druckschrift
Weiterhin zeigt die Druckschrift
Aus der Druckschrift
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Simulation von Aktuatoren in einer PLC-Umgebung zur Verfügung zu stellen, wodurch insbesondere die Zeit bis zur Inbetriebnahme am Einsatzort verkürzt werden kann und ein Aufbau einer vollständigen Automatisierungsumgebung am Testort entfallen kann. Weiterhin soll das Testen der PLC-Steuerung ohne zusätzliche Hardware oder Tools in der für den Entwickler gewohnten Umgebung erfolgen können.It is an object of the present invention to provide an improved possibility for simulating actuators in a PLC environment, whereby in particular the time to commissioning at the place of use can be shortened and a structure of a complete automation environment at the test location can be dispensed with. Furthermore, the testing of the PLC control should be possible without additional hardware or tools in the developer's usual environment.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Testen einer PLC-Steuerung gemäß Anspruch 1 sowie durch das PLC-Steuergerät, die Automatisierungsumgebung und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the method for testing a PLC controller according to
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Testen einer PLC-Steuerung vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen eines PLC-Programmcodes zur Realisierung einer PLC-Steuerung;
- – Bereitstellen eines oder mehrerer Aktuatormodelle und eines oder mehrerer Anwendungsmodelle jeweils in einem PLC-Programmcode, die ausgebildet sind, um über eine Softwareschnittstelle anstelle externer Einheiten mit der PLC-Steuerung zu kommunizieren;
- – Einlesen der PLC-Programmcodes der PLC-Steuerung, des einen oder der mehreren Aktuatormodelle sowie des einen oder der mehreren Anwendungsmodelle in ein PLC-Steuergerät;
- – Ausführen der PLC-Programmcodes in dem PLC-Steuergerät, um eine Funktionsprüfung, ein Test oder ein Debuggen durchzuführen.
- Providing a PLC program code for realizing a PLC control;
- Providing one or more actuator models and one or more application models each in a PLC program code configured to communicate with the PLC controller via a software interface instead of external units;
- - Reading the PLC program codes of the PLC control, the one or more actuator models and the one or more application models in a PLC control unit;
- Execute the PLC program codes in the PLC controller to perform a functional check, test or debug.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, in der integrierten programmierbaren Steuerung neben dem PLC-Steuercode physikalische Modelle zu implementieren, durch die Aktuatoren sowie ein oder mehrere durch die Aktuatoren angetriebene, insbesondere dynamische Systeme simuliert werden können, so dass die Antriebs- und Anwendungsmodelle über PLC-Funktionen und Funktionsblöcke aus
Das Verfahren kombiniert das PLC-Programm zur Realisierung der PLC-Steuerung auf einem PLC-Steuergerät mit den virtuellen Modellen der Aktuatoren und einem oder mehreren Prozess-/Anwendungsmodellen zum Testen und Simulieren des PLC-Programms. Mit anderen Worten werden die Simulation und der Test der gesamten Anwendung virtuell auf dem PLC-Steuergerät durchgeführt. Physikalische Aktuatoren und Prozesshardware werden daher nicht benötigt, wodurch sogar das Testen von Teilaspekten der Automatisierungslösung ermöglicht wird.The method combines the PLC program to realize the PLC control on a PLC controller with the virtual models of the actuators and one or more process / application models to test and simulate the PLC program. In other words, the simulation and the test of the entire application are performed virtually on the PLC controller. Physical actuators and process hardware are therefore not required, allowing even the testing of partial aspects of the automation solution.
Weiterhin kann die Ausführung der PLC-Programmcodes in dem PLC-Steuergerät auf eine ordnungsgemäße Funktion, insbesondere mithilfe einer Visualisierungseinheit, überwacht werden.Furthermore, the execution of the PLC program codes in the PLC control unit can be monitored for proper functioning, in particular by means of a visualization unit.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ausführung der PLC-Programmcodes mithilfe von extern bereitgestellten Standard-PLC-Bibliotheken, insbesondere einer
Insbesondere kann das eine oder die mehreren Aktuatormodelle mindestens einen der folgenden Aspekte beinhalten:
- – eine Zustandsmaschine des Aktuators;
- – ein oder mehrere Bewegungsprofile, wie beispielsweise geregelte Positionen, geregelte Geschwindigkeiten, Anfahrpunkte und dergleichen;
- – eine Fehler- und Alarmbehandlung für den Aktuator;
- – eine Schnittstelle zum Triggern von Fehlerzuständen,
- – eine Regelungsschleife, wie z. B. Regelungen für Position, Geschwindigkeit und Moment, einschließend Interpolationen und Profile;
- – ein Motormodell des Aktuators und/oder ein Bremsmodell zur Modellierung des Bremsverhaltens;
- – eine Schnittstelle für die Aktuatorparameter;
- – eine Kommunikationslogik für die Kommunikation zwischen dem Aktuator und dem PLC-Steuergerät, einschließend zyklischen und nicht zyklischen Datenaustausch;
- – eine Visualisierung der Aktuatorzustände, -parameter, -fehler und -alarme;
- – eine lokale IO-Behandlung, wie beispielsweise Endstellungsschalter, Nothalte und dergleichen; und
- – eine CAM-Tabellenausführung.
- A state machine of the actuator;
- One or more motion profiles, such as controlled positions, controlled speeds, approach points, and the like;
- An error and alarm treatment for the actuator;
- An interface for triggering error conditions,
- - a control loop, such. B. position, velocity and moment controls, including interpolations and profiles;
- A motor model of the actuator and / or a brake model for modeling the braking behavior;
- An interface for the actuator parameters;
- A communication logic for communication between the actuator and the PLC controller, including cyclic and non-cyclic data exchange;
- A visualization of the actuator states, parameters, errors and alarms;
- A local I / O treatment, such as end position switches, emergency stops and the like; and
- - a CAM table execution.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein PLC-Steuergerät vorgesehen, das einen PLC-Programmcode zum Testen einer PLC-Steuerung aufweist, wobei der PLC-Programmcode einen PLC-Programmcode zur Realisierung einer PLC-Steuerung, ein oder mehrere Aktuatormodelle sowie ein oder mehrere Anwendungsmodelle aufweist, die innerhalb des PLC-Steuergeräts über eine Softwareschnittstelle miteinander kommunizieren.According to another aspect, there is provided a PLC controller having a PLC program code for testing a PLC controller, the PLC program code having a PLC program code for realizing a PLC controller, one or more actuator models, and one or more application models that communicate with each other within the PLC controller via a software interface.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Automatisierungsumgebung vorgesehen, umfassend:
- – das obige PLC-Steuergerät; und
- – eine Visualisierungseinheit zum Ausgeben von in dem PLC-Steuergerät ermittelten Testergebnissen.
- The above PLC controller; and
- A visualization unit for outputting test results determined in the PLC controller.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, um eine PLC-Steuerung zu testen, wobei der PLC-Programmcode einen PLC-Programmcode zur Realisierung einer PLC-Steuerung, eines oder mehrerer Aktuatormodelle sowie eines oder mehrerer Anwendungsmodelle aufweist, die über eine interne Softwareschnittstelle miteinander kommunizieren.According to a further aspect, there is provided a computer program product including program code for testing a PLC control, the PLC program code having a PLC program code for realizing a PLC control, one or more actuator models, and one or more application models communicate with each other via an internal software interface.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Die PLC-Steuerung
Das Aktuatormodell
Aspekte, die mithilfe der Anwendungsumgebung getestet und simuliert werden können, sind:
- – die Bewegung von aktuatorbetriebenen Komponenten der Automatisierungsanwendung um eine oder mehrere Achsen;
- – Aktuatorparametereinstellungen;
- – Kommunikationseinstellungen mit dem Aktuator;
- – die gesamte Kommunikation mit dem Prozess- und Anwendungsmodell; und
- – im Falle von Regelungsschleifen deren Leistungsfähigkeit.
- – Fehlerzustände der Automatisierungslösung sowie deren Fehlerbehandlungsroutinen
- The movement of actuator-driven components of the automation application about one or more axes;
- - actuator parameter settings;
- - communication settings with the actuator;
- - all communication with the process and application model; and
- - in the case of control loops, their capacity.
- - Error states of the automation solution and their error handling routines
Die Verfügbarkeit von Modellen für die Simulation von Automatisierungsanwendungen in dem PLC-Steuergerät
Das PLC-Steuergerät
Die PLC-Steuerung
Das Aktuatormodell
- – eine Zustandsmaschine des Aktuators;
- – Bewegungsprofile, wie beispielsweise geregelte Position, geregelte Geschwindigkeit, Anfahrpunkte und dergleichen;
- – Fehler- und Alarmbehandlung des Aktuators;
- – Regelungsschleifen und Algorithmen, wie z. B. Regelungen für Position, Geschwindigkeit und Moment, einschließend Interpolationen und Profile;
- – ein Motormodell des Aktuators und/oder ein Bremsmodell zur Modellierung des Bremsverhaltens;
- – eine Schnittstelle für die Aktuatorparameter;
- – eine Kommunikationslogik für die Kommunikation zwischen dem Aktuator und dem PLC-
Steuergerät 2 , einschließend zyklischen und nicht zyklischen Datenaustausch; - – Visualisierung der Aktuatorzustände, -parameter, -fehler und -alarme;
- – lokale IO-Behandlung, wie beispielsweise Endstellungsschalter, Nothalte und dergleichen; und
- – eine CAM-Tabellenausführung.
- A state machine of the actuator;
- Motion profiles such as controlled position, controlled speed, approach points and the like;
- - error and alarm handling of the actuator;
- - control loops and algorithms, such. B. position, velocity and moment controls, including interpolations and profiles;
- A motor model of the actuator and / or a brake model for modeling the braking behavior;
- An interface for the actuator parameters;
- A communication logic for communication between the actuator and the
PLC controller 2 including cyclic and non-cyclic data exchange; - - visualization of actuator states, parameters, errors and alarms;
- Local IO handling, such as limit switches, emergency stops and the like; and
- - a CAM table execution.
Das Aktuatormodell
Das Anwendungsmodell
Das Anwendungsmodell
Abhängig von dem Detaillierungsniveau des Anwendungsmodells
In
In Schritt S1 wird die durch die PLC-Steuerung
In Schritt S3 wird die Simulation der so erstellten virtuellen Anwendungsumgebung in dem PLC-Steuergerät
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Automatisierungsumgebungautomation environment
- 22
- PLC-SteuergerätPLC controller
- 2121
- PLC-SteuerungPLC control
- 2222
- AktuatormodellAktuatormodell
- 2323
- Anwendungsmodellapplication model
- 3 3
- Standard-PLC-BibliothekStandard PLC library
- 44
- Entwicklungseinheitdevelopment unit
- 55
- Modellierungswerkzeugmodeling tool
- 66
- Visualisierungseinheitvisualization unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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