Konfigurierbares, echtzeitfähiges Bedienungssystem für Steuerungen an Fertigungseinrichtungen

138 Pages·1988·3.162 MB·German

by  Wolfgang Schittenhelm (auth.)

ISW Forschung und Praxis
Berichte aus dem Institut fOr Steuerungstechnik
der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen
der Universitat Stuttgart
Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. G. Pritschow
Band 75
Wolfgang Schittenhelm
Konfigurierbares, echtzeit
fahiges Bedienungssystem
fur Steuerungen
an Fertigungseinrichtungen
Springer Verlag
Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo 1988
D93
Mit 52 Abbildungen
ISBN-13: 978-3-540-19472-9 e-ISBN-13: 978-3-642-83534-6
001: 10.1007/978-3-642-83534-6
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© Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg' 1988
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Gesamtherstellung: Druckerei Kuhnle, Esslingen
2362/3020-543210
Geleitwort des Herausgebers
In der Reihe "ISW Forschung und Praxis" wird fortlaufend Uber Forschungs
ergebnisse des Instituts fUr Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und
Fertigungseinrichtungen der UniversiHit Stuttgart (ISW) berichtet, das sich in
vielfaltiger Form mit der Weiterentwicklung des Systems Werkzeugmaschine
und anderer Fertigungseinrichtungen beschaftigt. Die Arbeiten dieses Instituts
konzentrieren sich im besonderen auf die Bereiche Numerische Steuerungen,
ProzeBrechnereinsatz in der Fertigung, Industrierobotertechnik sowie MeB-,
Regel-und Antriebssysteme, also auf die aktuellsten Bereiche der Ferti
gungstechnik. Dabei stehen Grundlagenforschung und anwenderorientierte
Entwicklung in einem stetigen Austausch, wodurch ein standiger Technologie
transfer zur Praxis sichergestellt wird.
Die Buchreihe erscheint in zwangloser Foige und stUtzt sich auf Berichte Uber
abgeschlossene Forschungsarbeiten und Dissertationen. Sie soli dem Inge
nieur bei der Weiterbildung dienen und ihm Hilfestellungen zur Losung spezifi
scher Probleme geben. FUr den Studierenden bietet sie eine Moglichkeit zur
Wissensvertiefung. Sie bleibt damit unter erweitertem Namen und neuer Her
ausgeberschaft unverandert in der bewahrten Konzeption, die ihr der GrUnder
des ISW, der leider allzu frUh verstorbene Prof. Dr.-Ing. G. Stute, im Jahre 1972
gegeben hat.
Der Herausgeber dankt der Druckerei fUr die drucktechnische Betreuung und
dem Springer Verlag fUr Aufnahme der Reihe in sein Lieferprogramm.
G. Pritschow
Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand w3hrend meiner T3tigkeit als
wissenschaftlicher Mitarbeiter am lnstitut fUr Steuerungs
technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen
(ISW) der Universit3t Stuttgart.
Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Pritschow gilt mein Dank fur das
Interesse an meiner Arbeit und die hilfreichen Anregungen.
Ebenso danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. A. Storr und Herrn
Dr.-Ing. B. Walker fur die wohlwollende Unterstutzung.
Herrn Prof. Dr.-Ing. H.J. Bullinger danke ich fur die Bereit
schaft. den Mitbericht zu ubernehmen.
Daruber hinaus mochte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen
und Mitarbeitern des lnstituts bedanken. die meiner Arbeit
durch anregende Kritik und Diskussionen zus3tzliche Impulse
verliehen haben. Mein besonderer Dank gilt dabei den Herren
Dr.-Ing. G. H3berle und Dipl.-Ing. H. Lauerer.
Wolfgang Schittenhelm
- 7 -
lnhaltsverzeichnis
AbkUrzungen, Begriffe, Einheiten. Formelzeichen 10
Einleitung 12
2 Funktionen eines Bedienungssystems in Steuerungen 15
2.1 Einordnung des Bedienungssystems in den DatenfluB 15
der Steuerung
2.2 Aufgaben eines Bedienungsfeldes 16
2.3 Eingabemethoden 19
2.4 Eigenschaften der Bedienung und resultierende 21
Anforderungen
2.5 Hardwarenahe Bedienungsfunktionen 28
2.6 HOhere Bedienungsfunktionen 30
3 Untersuchung bestehender Verfahren 33
3.1 MOglichkeiten zur Anpassung der Bedienungs 33
oberfiliche
3.1.1 Verwendung eines Arbeitsplatzrechners 33
3.1.2 Standardsteuerungen 34
3.1.3 Sondersteuerungen 39
3.1.4 Speicherprogrammierbare Steuerungen 40
3.2 Zielsetzung der Arbeit 42
4 Gliederung eines Bedienungssystems 44
4.1 Funktionsorientierte Gliederung 44
4.2 Ableitung einer gerlitemliBigen Gliederung 45
4.2.1 Verfahrenzum AnschluB von Bedienungselementen 48
4.2.2 Herleitung von Schnittstellen und Funktionalitllt 49
des Anzeigesystems
4.3 Strukturen fUr Bedienungssysteme 51
4.4 Bewertung der Ergebnisse 55
- 8 -
5 Verfahren zur Bearbeitung von Bedienungsdaten 57
5.1 Schichtengliederung 57
5 .1 .1 Ankopplung unterschiedlicher Ger~te durch den 58
Peripheriehandler
5.1. 2 Datenaustausch mit dem Steuerungskern 62
5.2 Verarbeitungsmodell 65
5.2.1 Definition von Einzelfunktionen 65
5.2.2 Verwendung eines Betriebssystems 66
5.2.3 Methoden zur Erzeugung von Daten zur Anzeige 69
versorgung
5.3 Bedienungsablaufsteuerung 75
5.3.1 Einbettung in den DatenfluB 75
5.3.2 Verarbeitung der Kommandos 75
5.3.3 Methoden der programm~Bigen Realisierung 80
5.3.4 Beschreibung des Bedienungsablaufs durch Tabellen 83
5.3.4.1 Grundlagen 83
5.3.4.2 Methoden der rechnerinternen Darstellung 84
5.3.4.3 Verwendete Tabellen 85
5.4 Bewertung der Ergebnisse 89
6 Softwareschnittstellen in der Bedienungsdaten 91
verarbeitung
6.1 Datenaustauschmechanismus 91
6.2 Schnittstelle zum Peripheriehandler 92
6.3 Schnittstelle zum ProzeBhandler 97
6.4 Bewertung der Ergebnisse 102
7 Anpassung des Bedienungsablaufs 104
7.1 Verfahren zur Konfigurierung 104
7.2 Verwendetes Verfahren 109
7.3 Erh6hung der zur Laufzeit 111
Flexibilit~t
7.4 Bewertung der Ergebnisse 114
- 9 -
8 Realisiertes System 116
8.1 Bedienungssystem 117
8.2 Konfiguriersystem 119
8.3 Laden der Bedienungsablauftabellen 120
9 Zusammenfassung 124
Schrifttum 126
- 10 -
Abkurzungen und Begriffe
AKT - Aktion
AP - Abarbeitungsprogramm
ASCII - American Standard Code for Information Interchange
BA - Betriebsart
BDV - Bedienungsdatenverarbeitung
- Computer Aided Design
C~
CAP - Computer Aided Planning
CIM - Computer Integrated Manufacturing
CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor
CR - Carriage Return ("Wagenrucklauf". Zeilenende)
DEL - Delete (Bildschirmsteuerzeichen)
ESC - Escape (Bildschirmsteuerzeichen)
GDP - Graphics Display Processor
GEO - Geometriedatenverarbeitung
iRMX - Intel Realtime Multitasking Executive
Jog - Inkrementelles Verfahren von Maschinenachsen
K - Kommando
LCD - Liquid Crystal Display
LED - Light Emmitting Diode
M - Maschinencode (eines Rechnerprogramms)
Mailbox - Betriebssystemmittel zum Datenaustausch
mpst - Modulares Mehrprozessorsteuersystem
MMK - Mensch-Maschine-Kommunikation
NC - Numerische Steuerung (Numerical Control)
NCVA - NC-Datenverwaltung und -aufbereitung
PC - Personal Computer (Arbeitsplatzrechner)
Pos - Verfahren von Maschinenachsen zu einer Zielposition
PPS - Produktionsplanung und -steuerung
Q - Quellcode (eines Rechnerprogramms)
R - Rechnermodul
RAM - Random Access Memory
ROM - Read Only Memory
S - Schnittstelle
SF - Systemspezifisches Format
- 11 -
Softkey Taste. die ihre Bedeutung Uber ein ihr zugeordnetes
Anzeigemedium erhalt
SPS - Speicherprogrammierbare Steuerung
T - Bedienungsablauftabellen
Task - Ais paralleler RechenprozeB abspaltbares Programm
unter Kontrolle eines Betriebssystems
Tipp - Dauerverfahren von Maschinenachsen
V.24 - Standardschnittstelle fUr serielle DatenUbertragung
VIB - Verzweigungsbedingung
I - lustand
IST - lentralsteuerwerk
Einheiten und Formelzeichen
baud - Bit/Sekunde
kbyte - Kilobyte (1024 Byte)
MHz - Megahertz
mm/min - Millimeter pro Minute
ms - Millisekunde
pm - Mikrometer
Xa - Ausgabedaten
Xe - Eingabedaten