BARTH, Ramon (Teutoburger Str. 71 a, Verl, 33415, DE)
JANSSEN, Dirk (Varusweg 40, Verl, 33415, DE)
BARTH, Ramon (Teutoburger Str. 71 a, Verl, 33415, DE)
| Ansprüche 1. Verfahren zum Verwalten von Daten eines Steuerungsprogramms , wobei die Daten des Steuerungsprogramms in Datenbereiche auf¬ geteilt sind und jedem Datenbereich ein Verfügbarkeitsstatus zugeordnet ist, der in einer Verfügbarkeitstabeile gespei¬ chert ist, wobei zum Ausführen einer Änderung in einem Datenbereich ein weiterer Datenbereich mit der Änderung erzeugt wird, ein Verfügbarkeitsstatus für den weiteren Datenbereich mit der Änderung in die Verfügbarkeitstabeile eingetragen wird und nicht zu verändernde Daten des zu ändernden Datenbereiches auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung übertragen werden, wo- bei bis zum Abschluss des Übertragungsvorgangs der dem weite¬ ren Datenbereich mit der Änderung zugeordnete Verfügbarkeits¬ status in der Verfügbarkeitstabeile auf nicht verfügbar ge¬ setzt ist, und wobei vor einem Zugriff des Steuerungsprogramms auf einen Da- tenbereich der dem Datenbereich zugeordnete Verfügbarkeits¬ status in der Verfügbarkeitstabeile geprüft wird, wobei das Steuerungsprogramm bei Feststellen eines als nicht verfügbar gekennzeichneten Datenbereiches angehalten wird, bis der zugeordnete Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile auf verfügbar gesetzt ist. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zusätzlich eine Änderung von Programmelementen des Steuerungsprogramms ausgeführt wird, wobei, während das unveränderte Steuerungsprogramms läuft, das geänderte Steuerungsprogramm lauffähig installiert und nach Abschluss der Installation in einer Steuerungspro¬ grammpause auf das geänderte Steuerungsprogramm umgeschaltet wird, wobei der Übertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereiches auf den weiteren Daten- bereich mit der Änderung nach dem Umschaltvorgang durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Übertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereiches auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durch den ersten Zugriff des geänderten Steuerungsprogramms auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung ausgelöst wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Änderung in einer Mehrzahl der Datenbereiche ausgeführt wird, wobei jeweils für mindestens einen weiteren Datenbereich mit der Änderung in einer Steuerungsprogrammpause der Vorgang der Übertragung der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereichs auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durchgeführt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nach Abschluss des Übertragungsvorgangs der zu ändernde Datenbe¬ reich freigegeben wird und der zugeordnete Verfügbarkeitssta¬ tus in der Verfügbarkeitstabeile gelöscht wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Datenbereiche Datenfelder aufweisen und in dem weiteren Datenbereich mit der Änderung das von der Änderung betroffene Datenfeld initialisiert wird. 7. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Datenver¬ arbeitungseinrichtung ausgeführt wird. 8. Computerprogrammprodukt nach dem Anspruch 7, das auf ei¬ nem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium abgespeichert ist. 9. Steuerung mit einem Datenspeicher (120), der die Daten eines Steuerungspro- gramms enthält, die in Datenbereiche unterteilt sind, einer Speicherverwaltungseinheit (140), die eine Verfügbar¬ keitstabelle (141) enthält, in der für jeden Datenbereich ein Verfügbarkeitsstatus gespeichert ist, eine Konfigurationseinheit (150), die ausgelegt ist, zum Aus¬ führen einer Änderung in einem Datenbereich einen weiteren Datenbereich mit der Änderung im Datenspeicher anzulegen, ei- nen Verfügbarkeitsstatus für den weiteren Datenbereich mit der Änderung in die Verfügbarkeitstabeile der Speicherverwal¬ tungseinheit einzutragen und einen Übertragungsvorgang von nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereichs auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durchzuführen, wobei die Konfigurationseinheit bis zum Abschluss des Über¬ tragungsvorgangs den dem weiteren Datenbereich mit der Änderung zugeordneten Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeits- tabelle auf nicht verfügbar setzt, und eine Prozessoreinheit (110) zum Ausführen des Steuerungspro- gramms, die ausgelegt ist, vor einem Zugriff des Steuerungs¬ programms auf einen Datenbereich den dem Datenbereich zugeordneten Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile zu prüfen und bei Feststellen eines als nicht verfügbar gekennzeichneten Datenbereichs anzuhalten, bis der zugeordnete Ver- fügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile auf verfügbar gesetzt ist. 10. Steuerung nach Anspruch 9, wobei die Konfigurationseinheit (150) ausgelegt ist, zum Ändern von Programmelementen des Steuerungsprogramms, während das unveränderte Steuerungs¬ programms auf der Prozessoreinheit (110) läuft, das geänderte Steuerungsprogramm auf der Prozessoreinheit lauffähig zu installieren, nach Abschluss der Installation in einer Steuerungsprogrammpause in der Prozessoreinheit auf das geänderte Steuerungsprogramm umzuschalten und den Übertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereiches auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung nach dem Umschaltvorgang durchzuführen. 11. Steuerung nach Anspruch 10, wobei die Prozessoreinheit (110) ausgelegt ist, den Übertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereichs auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durch die Konfigurationseinheit bei dem ersten Zugriff des geänderten Steuerungs¬ programms auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung auszulösen . 12. Steuerung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Konfigurationseinheit ausgelegt ist, eine Änderung in einer Mehrzahl der Datenbereiche auszuführen und jeweils für mindestens einen weiteren Datenbereich mit der Änderung in einer Steuerungsprogrammpause den Übertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereiches auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durchzuführen. 13. Steuerung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Konfigurationseinheit (150) ausgelegt ist, nach Abschluss des Übertragungsvorgangs den zu ändernden Datenbereich frei¬ zugeben und den zugeordneten Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabelle (141) der Speicherverwaltungseinheit (140) zu löschen. 14. Steuerung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Datenbereiche Datenfelder aufweisen und die Konfigurations¬ einheit (150) ausgelegt ist, in dem weiteren Datenbereich mit der Änderung das von der Änderung betroffene Datenfeld zu i- nitialisieren . |
Datenverwaltungsverfahren und speicherprogrammierbare Steue ¬ rung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwalten von Daten eines Steuerungsprogramms und eine speicherprogrammierbare Steuerung, die insbesondere zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt wird.
Die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist über Sensoren und Aktoren mit der zu steuernden Maschine bzw. Anlage verbunden. Die Sensoren sind an die Eingänge der speicherpro ¬ grammierbaren Steuerung angeschlossen und vermitteln der speicherprogrammierbaren Steuerung den Status der Maschine bzw. Anlage. Die Aktoren sind mit den Ausgängen der speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden und ermöglichen das Steuern der Maschine oder Anlage. Das auf der speicherpro ¬ grammierbaren Steuerung laufende Steuerungsprogramm legt fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen ge ¬ schaltet werden sollen. Das Steuerungsprogramm setzt sich dabei in der Regel aus einem oder mehreren im Allgemeinen zyklisch auszuführenden Aufgaben zusammen, die im Weiteren auch als Tasks bezeichnet werden.
Um schnell und kostengünstig Aktualisierungen auf der spei ¬ cherprogrammierbaren Steuerung vornehmen zu können, die sich z.B. aufgrund eines verbesserten Steuerungsprogramms, geän ¬ derter Fertigungsprozesse oder einer neuen Anlagenhardware ergeben, ist es wünschenswert, diese im laufenden Betrieb der speicherprogrammierbaren Steuerung auszuführen, ohne das Steuerungsprogramm unterbrechen zu müssen.
Die Ausführung von Änderungen auf der speicherprogrammierba- ren Steuerung bei aktivem Steuerungsprogramm gestaltet sich insbesondere dann als schwierig, wenn die Änderung Daten des Steuerungsprogramms betrifft. Wenn sich beispielsweise die Parameter des Steuerungsprogramms ändern bzw. wenn ein neuer Parameter hinzukommt, führt dies zu einer veränderten Datenstruktur der Steuerungsprogrammdaten. Um die Änderung durchzuführen, muss die Datenstruktur der Steuerungsprogrammdaten im Datenspeicher der speicherprogrammierbaren Steuerung neu angelegt werden, wobei neue Datenfelder, die neue oder geänderte Parameter enthalten, initialisiert und die nicht verän ¬ derten Daten aus der ursprünglichen Datenstruktur in die neue Datenstruktur kopiert werden müssen. Sind große Teile der Steuerungsprogrammdaten von der Änderung betroffen, d.h. sind zahlreiche neue Datenstrukturen erforderlich, zieht dies einen umfangreiche Kopiervorgang zur Übertragung der nicht veränderten Daten von der alten Datenstruktur auf die neue Datenstruktur nach sich.
Um sicherzustellen, dass das Steuerungsprogramm immer mit den aktuellen Daten arbeitet, wird die Übertragung der nicht veränderten Daten aus der alten Datenstruktur in die neue Datenstruktur in einer Steuerungsprogrammpause, die in der Regel mit einem Umschalten von dem alten Steuerungsprogramm auf ein neues Steuerungsprogramm zusammenfällt, ausgeführt. Müssen große Datenmengen umkopiert werden, kann der Kopiervorgang zu einer Zeitüberschreitung der Steuerungsprogrammpause führen und damit zu einer Fehlfunktion der Steuerung. Dies gilt ins- besondere dann, wenn das Steuerungsprogramm schnelle Tasks enthält, die nur kurze Zykluspausen erlauben.
Zielsetzung der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verwalten von Daten eines Steuerungsprogramms und eine speicherprogram- mierbare Steuerung bereitzustellen, die schnell und zuverläs ¬ sig Änderungen von Steuerungsprogrammdaten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Steuerung gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Weiter- bildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung sind die Daten eines auf einer Steuerung ausgeführten Steuerungsprogramms in Datenbereiche aufgeteilt, die in einem Datenspeicher der Steuerung abgelegt sind. Jedem Datenbereich ist dabei ein Verfügbarkeitsstatus zugeordnet, der in einer Verfügbarkeitstabeile einer Speicherverwaltungs ¬ einheit gespeichert ist. Zum Ausführen einer Änderung in einem Datenbereich legt eine Konfigurationseinheit der Steue ¬ rung im Datenspeicher einen weiteren Datenbereich mit der Änderung an, trägt einen Verfügbarkeitsstatus für den weiteren Datenbereich mit der Änderung in die Verfügbarkeitstabeile der Speicherverwaltungseinheit ein und überträgt nicht zu verändernde Daten des zu ändernden Datenbereichs auf den wei ¬ teren Datenbereich mit der Änderung. Die Konfigurationseinheit setzt dabei bis zum Abschluss des Übertragungsvorgangs den dem weiteren Datenbereich mit der Änderung den zugeordneten Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile auf nicht verfügbar. Eine Prozessoreinheit zum Ausführen des Steuerungsprogramms prüft vor einem Zugriff des Steuerungs ¬ programms auf einen Datenbereich den dem Datenbereich zuge- ordneten Verfügbarkeitsstatus, wobei bei Feststellen eines als nicht verfügbar gekennzeichneten Datenbereichs das Steue ¬ rungsprogramm angehalten wird, bis der zugeordnete Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile auf verfügbar ge ¬ setzt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise einer Aufteilung der Steuerungsprogrammdaten in Datenbereiche, die jeweils bei ei ¬ ner Änderung der Steuerungsprogrammdaten getrennt voneinander aktualisiert werden, kann der erforderliche Kopiervorgang der nicht zu verändernden Daten bei einer Änderung der Steuerungsprogrammdaten zeitlich verteilt ausgeführt werden. Der Kopiervorgang muss so nicht in einer einzigen Steuerungsprogrammpause erfolgen, sondern kann auf mehrere Steuerungspro ¬ grammpausen zeitlich verteilt werden, wodurch eine Zeitüber- schreitung vermieden werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird von der Konfigurationseinheit zusätzlich eine Änderung von Programmelementen des Steuerungsprogramms ausgeführt, wobei während das unver ¬ änderte Steuerungsprogramm läuft, das geänderte Steuerungs- programm lauffähig installiert und nach Abschluss der Instal ¬ lation in einer Steuerungsprogrammpause auf das geänderte Steuerungsprogramm umgeschaltet wird. Die Konfigurationseinheit ist dabei so ausgelegt, dass der Übertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu verändernden Datenberei- ches auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung nach dem Umschaltvorgang durchgeführt wird. Diese Vorgehensweise sorgt dafür, dass die Änderung des Steuerungsprogramms Hand in Hand mit der Aktualisierung der Steuerungsprogrammdaten erfolgt. Durch das Verzögern des Kopiervorgangs der nicht zu verän- dernden Steuerungsprogrammdaten in die geänderte Datenstruktur auf einen Zeitpunkt nach dem Umschalten vom alten Steuerungsprogramm auf das neue Steuerungsprogramm ist gewährleistet, dass das ausgeführte Steuerungsprogramm immer die aktu ¬ ellen Steuerungsprogrammdaten nutzt, wodurch Fehlfunktionen der Steuerung vermieden werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ü- bertragungsvorgang der nicht zu verändernden Daten des zu ändernden Datenbereichs auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durch den ersten Zugriff des geänderten Steuerungsprogramms auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung ausgelöst. Diese Vorgehensweise sorgt für eine optimale zeitli ¬ che Aufteilung des Kopiervorgangs der Daten aus der alten Da ¬ tenstruktur in die neue Datenstruktur der Steuerungsprogramm- daten, da immer nur die tatsächlich benötigten Daten, nämlich Daten in dem Datenbereich, auf den das Steuerungsprogramm aktuell zugreifen möchte, kopiert werden.
Steuerungsprogrammdaten umfassen häufig sehr große Daten- strukturen, beispielsweise wenn verschiedene Parametersätze, im Weiteren auch Rezepte genannt, vorhanden sind. In der Regel wird vom Steuerungsprogramm jedoch nur eine Rezeptur aus- geführt, so dass bei einer Änderung der Datenstruktur der Steuerungsprogrammdaten der Kopiervorgang nur für die aktuell aktive Rezeptur ausgeführt wird, was mit dem ersten Zugriff auf diese Rezeptur erfolgt. Ist das Steuerungsprogramm in mehrere Tasks aufgeteilt, beispielsweise schnelle Tasks mit kurzen Zykluszeiten, die nur wenige Daten nutzen, und langsame Tasks mit langen Zykluszeiten, die viele Daten nutzen, kann durch das Auslösen des Kopiervorgangs für einen neuen Datenbereich durch den ersten Zugriff einer Task auf diesen neuen Datenbereich erreicht werden, dass immer nur die der
Task zugeordneten Daten aktualisiert werden, was dann zuverlässig in den Zykluspausen, insbesondere auch in den kurzen Zykluspausen der schnellen Tasks, erfolgen kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird dann, wenn eine Änderung in einer Mehrzahl von Datenbereichen ausgeführt wird, jeweils für mindestens einen weiteren Datenbe ¬ reich mit der Änderung in einer Steuerungsprogrammpause der Vorgang der Übertragung der nicht veränderten Daten des zu ändernden Datenbereichs auf den weiteren Datenbereich mit der Änderung durchgeführt. Diese Vorgehensweise sorgt dafür, dass das Datenumkopieren sukzessive erfolgt und zwar immer dann, wenn sich ein Zeitfenster in Form von Steuerungsprogrammpausen ergibt. So wird gewährleistet, dass ein schneller Umko- piervorgang ausgeführt wird, ohne dass das laufende Steue ¬ rungsprogramm durch den Umkopiervorgang gestört wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird nach Abschluss des Übertragungsvorgangs der zu verändernde Daten- bereich freigegeben und der zugeordnete Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile gelöscht. Hierdurch wird vermie ¬ den, dass unnötig Speicherplatz mit veralteten Steuerungspro ¬ grammdaten belegt wird, was dann z.B. ein schnelles weiteres Update des Steuerungsprogramms bzw. der Steuerungsprogrammda- ten blockieren könnte. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Datenbereiche in Datenfelder aufgeteilt, wobei in dem weiteren Datenbereich mit der Änderung das von der Änderung betroffene Datenfeld initialisiert wird. Diese Vorgehensweise verein- facht das Anlegen der neuen Datenstruktur, da nur die Datenfelder mit den Änderungen initialisiert werden. Eine Initia ¬ lisierung der übrigen Datenfelder ist nicht notwendig, da diese beim Umkopiervorgang mit den nicht zu verändernden Daten des alten Datenbereichs aufgefüllt werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Übersicht einer Produktionsanlage mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung;
Figur 2 ein Ablaufdiagramm zum Durchführen von Änderungen bei einer laufenden speicherprogrammierbaren Steuerung; und Figur 3 einen Übertragungsvorgang von Steuerungsprogrammdaten .
Die Steuerung von Maschinen- und Produktionsanlagen erfolgt häufig auf der Basis von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) . Figur 1 zeigt eine von einer speicherprogrammierbaren Steuerung 100 gesteuerte Produktionsanlage 200. Die Produkti ¬ onsanlage 200 umfasst eine Vielzahl von Sensoren 210, die das Geschehen in der Produktionsanlage erfassen, und eine Viel ¬ zahl von Aktoren 220, mit denen sich eine Aktion bzw. ein Ef- fekt in der Produktionsanlage 200 hervorrufen lässt. Die Sen ¬ soren 210 können passiv oder aktiv ein Signal zur Erfassung einer Messgröße erzeugen oder durch äußere Energieaufnahme die Messgröße erfassen und dabei die Messgröße digital oder analog aufnehmen. Die Aktoren 220 bilden das wandlerbezogene Gegenstück zu den Sensoren 210 und setzen Signale in mechanische oder elektrische Arbeit um. Die Sensoren 210 und Aktoren 220 der Produktionsanlage 200 sind über einen Übertragungsweg 300, in der Regel einem Feldbus, mit der speicherprogrammierbaren Steuerung 100 verbunden.
Es besteht dabei die Möglichkeit, dass am Feldbus mehrere An- lagen bzw. speicherprogrammierbare Steuerungen angeschlossen sind. Die speicherprogrammierbaren Steuerungen bilden dann die aktiven Busteilnehmer und besitzen eine Buszugriffsberechtigung, um Daten ohne externe Anforderungen auf den Feldbus auszugeben. Die Produktionsanlagen bzw. die Sensoren und Aktoren der Produktionsanlagen bilden die passiven Busteilnehmer, die keine Buszugriffsberechtigung besitzen und nur empfangene Daten quittieren bzw. auf Anfrage eines aktiven Busteilnehmers, also einer speicherprogrammierbaren Steuerung, Daten an diese übermitteln dürfen.
Die Sensoren 210 der Produktionsanlage 200 sind auf die Ein ¬ gänge der speicherprogrammierbaren Steuerung 100 geschaltet, die Aktoren 220 auf die Ausgänge der speicherprogrammierbaren Steuerung 100. Das auf einer Prozessoreinheit 110 der spei- cherprogrammierbaren Steuerung 100 laufende Steuerungsprogramm legt dann mit Hilfe von Steuerungsprogrammdaten fest, wie die Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen geschaltet werden sollen. Das Steuerungsprogramm und die Steuerungsprogrammdaten sind in einem Datenspeicher 120 der speicherpro- grammierbaren Steuerung 100 abgelegt.
Speicherprogrammierbare Steuerungen arbeiten dabei in der Re ¬ gel zyklusorientiert, wobei ein echt zeitfähiges Betriebssys ¬ tem der Prozessoreinheit 110 den Zyklus kontrolliert. Das Echt zeit-Betriebssystem aktualisiert das an den Eingängen der speicherprogrammierbaren Steuerung von den Sensoren 210 der Produktionsanlage 200 ausgelegte Eingangsprozessabbild und übergibt dieses an das Steuerungsprogramm. Nach Abarbeitung der Steuerungsprogrammanweisungen übergibt das Steuerungspro- gramm dann ein Ausgangsprozessabbild an das Betriebssystem, das dann vom Echt zeit-Betriebssystem über die Ausgänge zu den Aktoren 220 der Produktionsanlage 200 weitergeleitet wird. Anschließend beginnt der Steuerungszyklus von vorne. Die Zyk ¬ luszeit kann dabei fest vorgegeben oder auch asynchron ausgelegt sein. Ferner kann das Steuerungsprogramm aus mehreren zyklisch auszuführenden Aufgaben, im Weiteren auch als Tasks bezeichnet, bestehen, die jeweils unterschiedliche Zykluszeiten aufwei ¬ sen. Jeder Task wird dann ein entsprechendes Eingangsprozess ¬ bild geliefert, das von Anweisungen der Task in ein Ausgangs- prozessabbild übersetzt wird. Die einzelnen Prozessabbilder können dabei unterschiedlich groß sein, also unterschiedliche Datenmengen besitzen. Schnelle Tasks des Steuerungsprogramms benötigen dabei oft nur wenige Prozessdaten, während langsa ¬ mere Tasks meist große Prozessdatenmengen verarbeiten.
Speicherprogrammierbare Steuerungen arbeiten häufig auch als Rezeptursteuerungssysteme, bei denen das Steuerungsprogramm unterschiedliche Rezepte ausführen kann, die jeweils einem Produkt, das produziert, bzw. einem Prozess, der durchgeführt werden soll, zugeordnet sind. Die Rezepte bestehen dabei aus einer Wertesammlung von Parametern, z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Geschwindigkeit, etc. die von den Anweisungen des Steuerungsprogramms bzw. der Tasks des Steuerungspro ¬ gramms als Sollwertvorgaben aufgerufen werden.
Bei Änderungen im Prozess- und Fertigungsablauf der zu steu ¬ ernden Anlage bzw. bei Änderungen an der Anlagenhardware, z.B. den Sensoren und Aktoren, ist es in der Regel erforderlich, die speicherprogrammierbare Steuerung zu aktualisieren. Eine solche Aktualisierung kann das Steuerungsprogramm, d.h. die Steuerungsanweisungen, betreffen, aber auch die in der speicherprogrammierbaren Steuerung abgespeicherten Steuerungsprogrammdaten zur Ausführung der Steuerungsanweisungen, z.B. die Rezepte. Bei der Änderung der Steuerungsprogrammda- ten tritt häufig der Fall auf, dass ein Datenfeld, das einen Parameter enthält, neu hinzukommt, bzw. ein Datenfeld mit ei- nem Parameter durch ein anderes Datenfeld ersetzt wird, die übrigen Datenfelder jedoch beibehalten werden.
Das Aktualisieren der speicherprogrammierbaren Steuerung bei angehaltenem Steuerungsprogramm ist in der Regel problemlos. Über eine Schnittstelle 130 der speicherprogrammierbaren Steuerung 100 werden dann einfach das geänderte Steuerungs ¬ programm und die geänderten Steuerungsprogrammdaten eingespielt. Es ist jedoch wünschenswert, die Aktualisierung der speicherprogrammierbaren Steuerung auch bei laufendem Steuerungsprogramm, online vornehmen zu können, um oft kostspielige Unterbrechungen der Fertigungsprozesse bzw. einen Anlagenstillstand zu vermeiden. Dabei gestaltet sich die Ausführung von Änderungen an der speicherprogrammierbaren Steuerung bei laufendem Steuerungsprogramm, insbesondere in Bezug auf Änderungen der Steuerungsprogrammdaten, als schwierig. Es besteht zwar die Möglichkeit, die neuen Steuerungsprogrammdaten ähnlich wie das neue Steuerungsprogramm parallel zum laufenden Steuerungsprogramm über die Schnittstelle 130 auf den Daten- Speicher 120 der speicherprogrammierbaren Steuerung 100 aufzuspielen. Beim Umschalten vom alten Steuerungsprogramm auf das neue Steuerungsprogramm sollten jedoch die Steuerungsprogrammdaten, die vom neuen Steuerungsprogramm weiter verwendet werden, aktuell sein, um einen reibungslosen Übergang ohne Fehlfunktionen der Steuerung zu gewährleisten. Hierbei ist es in der Regel erforderlich, eine große Steuerungsprogrammda- tenmenge vom alten Steuerungsprogramm für das neue Steuerungsprogramm zu übernehmen. Um eine Unterbrechung des laufenden Steuerungsprogramms so kurz wie möglich zu halten, ist es wünschenswert, insbesondere diesen Datenübertragungsvor ¬ gang in einer Steuerungsprogrammpause, also in der Regel in einer Pause zwischen aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, durchzuführen. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann insbesondere der Datenkopiervorgang der weiterhin verwendeten Steuerungsprogrammdaten aus dem alten Steuerungsprogramm in das neue Steuerungsprogramm zeitlich optimal verteilt werden, so dass Zeitüberschreitungen der Steuerungsprogrammpausen, die zu Fehlfunktionen der Steuerung führen könnten, vermieden werden .
Wie Figur 1 gezeigt, weist die speicherprogrammierbare Steue- rung 100 neben der Prozessoreinheit 110, die einen oder meh ¬ rere Rechenkerne umfassen kann, die mit dem Echtzeit- Betriebssystem der speicherprogrammierbaren Steuerung betrieben werden, dem Datenspeicher 120, in dem das Steuerungsprogramm und die Steuerungsprogrammdaten abgespeichert sind, und der Schnittstelle 130, eine Speicherverwaltungseinheit 140 und eine Konfigurationseinheit 150 auf. Die Speicherverwal ¬ tungseinheit 140 und die Konfigurationseinheit 150 können da ¬ bei hardwaremäßig in der speicherprogrammierbaren Steuerung implementiert sein oder auch in Form von Software.
Die Steuerungsprogrammdaten sind, wie in Figur 3 dargestellt, im Datenspeicher 120 in Form von Datenbereichen 400 organisiert, wobei bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform vier Datenbereiche mit Steuerungsprogrammdaten gezeigt sind. Der Datenspeicher 120 wird von der Speicherverwaltungseinheit 140 verwaltet, wobei die Speicherverwaltungseinheit 140 eine Verfügbarkeitstabeile 141 aufweist, die für jeden Datenbe ¬ reich 400 der Steuerungsprogrammdaten ein Verfügbarkeitsstatus enthält. Der Verfügbarkeitsstatus kann als 1-Bit- Datenfeld in der Verfügbarkeitstabeile 141 ausgeführt sein, das zwischen „0" und „1" geschaltet wird, wobei der Datenwert „0" anzeigt, dass der zugehörige Datenbereich nicht verfügbar ist und der Datenwert 1, dass der zugehörige Datenbereich verfügbar ist.
Die Prozessoreinheit 110 überprüft vor jedem Zugriff auf die Daten eines Datenbereichs den dem entsprechenden Datenbereich in der Verfügbarkeitstabeile 141 zugeordneten Verfügbarkeits ¬ status, wobei die Prozessoreinheit 110 den Zugriff nur dann ausführt, wenn der Datenbereich als verfügbar markiert ist. Im Fall, dass der Datenbereich als nicht verfügbar markiert ist, hält die Prozessoreinheit 110 das Steuerungsprogramm an und setzt es erst dann fort, wenn der Verfügbarkeitsstatus für den entsprechenden Datenbereich auf verfügbar umgeschaltet hat. Gleichzeitig mit dem Anhalten des Steuerungspro ¬ gramms signalisiert die Prozessoreinheit 110 der Konfigurati- onseinheit 150 den als nicht verfügbar gekennzeichneten Datenbereich. Die Konfigurationseinheit 150 löst dann einen Da- tenkopiervorgang für den Datenbereich aus, und setzt nach Ab- schluss der Datenübertragung den Verfügbarkeitsstatus in der Verfügbarkeitstabeile 141 für den Datenbereich auf verfügbar, woraufhin die Prozessoreinheit 110 den gewünschten Zugriff ausführt und das Steuerungsprogramm fortsetzt. Diese Vorge ¬ hensweise dient insbesondere zur Online-Aktualisierung der Steuerungsprogrammdaten . Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Ausführung einer Aktualisierung der speicherprogrammierbaren Steuerung 100. Im Schritt 501 wird der Aktualisierungsvorgang der speicherprogrammierbaren Steuerung gestartet. Auf der Prozessoreinheit 110 der speicherprogrammierbaren Steuerung wird noch das alte Steuerungsprogramm ausgeführt, wobei die verschiedenen Tasks entsprechend den vorgegebenen Zykluszeiten abgearbeitet werden, indem die zugehörigen Eingangsprozessabbilder der Sensoren in Ausgangsprozessabbilder für die Aktoren umgesetzt werden .
Über die Schnittstelle 130 der speicherprogrammierbaren Steuerung wird im Schritt 502 das neue Steuerungsprogramm durch die Konfigurationseinheit 150 im Datenspeicher 120 instal ¬ liert. Im Datenspeicher 120 liegen dann lauffähig das alte Steuerungsprogramm und das neue Steuerungsprogramm vor, wobei die Prozessoreinheit 110 nach wie vor das alte Steuerungspro ¬ gramm ausführt. Änderungen im neuen Steuerungsprogramm gegenüber dem alten Steuerungsprogramm können sich dabei auf einzelne Programmelemente oder auch ganze Tasks beziehen.
Im Schritt 503 werden dann über die Schnittstelle 130 die neuen Speicherprogrammdaten von der Konfigurationseinheit 150 in den Datenspeicher 120 der speicherprogrammierbaren Steuerung 100 eingespielt. Die Konfigurationseinheit 150 legt hierzu im Datenspeicher 120 neue Datenbereiche 410 für die neuen Steuerungsprogrammdaten an, wie in Figur 3 dargestellt ist. Die Änderung der Steuerungsprogrammdaten kann sich dabei auf vollständige Datenbereiche, z.B. dann, wenn eine komplett neue Rezeptur eingespielt wird, oder auf einzelne Datenfelder 411 in den Datenbereichen beziehen, wie in Figur 3 gezeigt ist. Auch dann, wenn die Änderung der Steuerprogrammdaten nur ein Datenfeld in einem Datenbereich betrifft, wird, wie in
Figur 3 weiter gezeigt ist, im Datenspeicher 120 der gesamte Datenbereich neu angelegt. Um den Einspielvorgang zu verkürzen, initialisiert die Konfigurationseinheit 150 jedoch nur das geänderte Datenfeld 411 mit den eingespielten neuen Steu- erungsprogrammdaten . Die gegenüber dem alten Datenbereich unveränderten Datenfelder 412 im neuen Datenbereich 410 werden dagegen vorzugsweise mit einem einheitlichen Wert, z.B. einer digitalen 0 beschrieben. Im Schritt 504 nach Anlegen der neuen Datenbereiche 410 erzeugt die Konfigurationseinheit 150 in der Verfügbarkeitsta ¬ beile 141 der Speicherverwaltungseinheit 140 für jeden neuen Datenbereich einen Verfügbarkeitsstatus. Die Konfigurations ¬ einheit 150 setzt den neu eingetragenen Verfügbarkeitsstatus dann, wenn der neue Datenbereich komplett initialisiert wurde, auf verfügbar. Wenn jedoch im neuen Datenbereich nur einzelne Datenfelder initialisiert sind, wie in Figur 3 gezeigt ist, setzt die Konfigurationseinheit 150 den zugeordneten Verfügungsstatus auf nicht verfügbar.
Im Schritt 505 wird die Änderung in der speicherprogrammierbaren Steuerung aktiviert. Das Umschalten wird durch eine entsprechende Eingabe über die Schnittstelle 130 ausgelöst, wobei die Konfigurationseinheit 150 den Umschaltvorgang so lange verzögert, bis das alte Steuerungsprogramm seinen lau ¬ fenden Steuerzyklus abgeschlossen hat. In der darauffolgenden Steuerungsprogrammpause setzt die Konfigurationseinheit 150 dann den Zeiger in der Prozessoreinheit 110, der auf das auf ¬ zurufende Steuerungsprogramm im Datenspeicher 120 verweist, vom alten Steuerungsprogramm auf das neue Steuerungsprogramm um. Im nächsten Steuerungszyklus werden dann die Anweisungen des neuen Steuerungsprogramms ausgeführt. Der Umschaltvorgang vom alten Steuerungsprogramm auf das neue Steuerungsprogramm kann auch direkt von der Konfigurationseinheit 150 ausgelöst werden, wenn die lauffähige Installation des neuen Steuerungsprogramms und das Erzeugen der neuen Datenbereiche für die Steuerungsprogrammdaten abgeschlossen ist.
Die Prozessoreinheit 110 prüft bei der Ausführung des neuen Steuerungsprogramms vor einem Zugriff auf Steuerungsprogrammdaten weiter den Verfügbarkeitsstatus des zugehörigen Daten- bereichs in der Verfügbarkeitstabeile 141 der Speicherverwal ¬ tungseinheit 140. Wenn der Datenbereich als verfügbar gekennzeichnet ist, greift die Prozessoreinheit 110 auf den ent ¬ sprechenden Datenbereich in dem Datenspeicher 120 zu und setzt die Ausführung des Steuerungsprogramms fort. Wenn der Verfügbarkeitsstatus der Prozessoreinheit 110 anzeigt, dass der Datenbereich nicht verfügbar ist, also es sich um einen geänderten Datenbereich 410 mit einem neuen Datenfeld 411 handelt, unterbricht die Prozessoreinheit 110 die Ausführung des Steuerungsprogramms im Schritt 506 und triggert die Kon- figurationseinheit 150, die daraufhin, wie in Figur 3 ge ¬ zeigt, einen Kopiervorgang im Datenspeicher 120 auslöst, bei der die nicht initialisierten Datenfelder 412 des Datenbereichs 410, auf den die Prozesseinheit 410 zugreifen möchte, mit den entsprechenden Daten aus dem alten Datenbereich 400 aufgefüllt werden.
Nach Ende des Umkopiervorgangs der weiter benötigten Daten vom alten Datenbereich 400 in den neuen Datenbereich 410 setzt die Konfigurationseinheit 150 den Verfügbarkeitsstatus des neuen Datenbereichs im Schritt 507 auf verfügbar und sig ¬ nalisiert der Prozessoreinheit 110 die Verfügbarkeit des neu ¬ en Datenbereichs, die daraufhin die Ausführung des Steue- rungsprogramms an der unterbrochenen Stelle fortsetzt und auf den nun verfügbaren neuen Datenbereich zugreift. Weiterhin löscht die Konfigurationseinheit 150 den Verfügbarkeitsstatus des alten Datenbereichs 400 aus der Verfügbarkeitstabeile 141 in der Speicherverwaltungseinheit 140 und gibt so den alten Datenbereich frei.
Gemäß der dargestellten Vorgehensweise wird also der Datenko ¬ piervorgang der nicht zu verändernden Daten aus dem alten Da- tenbereich in den neuen Datenbereich immer erst dann ausgeführt, wenn ein erster Zugriff auf den neuen Datenbereich durch das geänderte Steuerungsprogramm erfolgt. Mit dieser Vorgehensweise wird eine optimale zeitliche Aufteilung des Datenkopiervorgangs erreicht, da immer nur die vom Steue- rungsprogramm tatsächlich benötigten Daten, nämlich die Daten, auf die das Steuerungsprogramm aktuell zugreifen möchte, kopiert werden, wodurch sich schnelle Kopiervorgänge ergeben, die nur zu einer kurzen Steuerungsprogrammunterbrechung führen und somit verhindern, dass aufgrund des Datenkopiervor- gangs Zeitüberschreitungen bei der Steuerungsprogrammausführung auftreten.
Der Umschaltvorgang 505 im in Figur 2 gezeigten Ablauf stößt ferner eine Programmroutine in der Konfigurationseinheit 150 an. Wenn die Prozessoreinheit 110 der Konfigurationseinheit 150 eine Steuerungsprogrammpause signalisiert, prüft im
Schritt 508 die Konfigurationseinheit 150 anhand der Verfüg ¬ barkeitstabelle 141, ob nicht verfügbare Datenbereiche vor ¬ liegen, und führt dann für wenigstens einen als nicht verfüg- bar gekennzeichneten Datenbereich einen Datenkopiervorgang der nicht zu verändernden Daten aus dem alten Datenbereich in die nicht initialisierten Datenfelder des zugehörigen neuen Datenbereichs durch. Nach Abschluss des Kopiervorgangs setzt die Konfigurationseinheit 150 dann den Verfügbarkeitsstatus des neuen Datenbereichs im Schritt 509 auf verfügbar und löscht gleichzeitig den Verfügbarkeitsstatus des alten Daten- bereichs aus der Verfügbarkeitstabeile 141, um den Datenbe ¬ reich freizugeben.
Im Schritt 510 prüft die Konfigurationseinheit 150 ferner laufend, ob in der Verfügbarkeitstabeile 141 noch auf nicht verfügbar gesetzte Datenbereiche vorhanden sind. Wenn der Verfügbarkeitsstatus für alle Datenbereiche in der Verfügbar ¬ keitstabelle 141 der Speicherverwaltungseinheit 140 verfügbar signalisiert, beendet die Konfigurationseinheit 150 den Um- schaltvorgang und signalisiert gleichzeitig, dass ein neuer Umschaltvorgang ausführbar ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, die Steuerungspro ¬ grammdaten in Datenbereiche aufzuteilen, die jeweils eigen- ständig bei einer Änderung von Steuerungsprogrammdaten aktualisiert werden, kann der erforderliche Datenkopiervorgang für nicht veränderte Daten aus alten Datenbereichen in neue Datenbereiche zeitlich verteilt ausgeführt werden. Der Kopier ¬ vorgang wird dabei vorzugsweise durch den ersten Zugriff des neuen Steuerungsprogramms auf den neuen Datenbereich ausge ¬ löst. Zusätzlich kann auch mit Hilfe einer Programmroutine in Steuerungsprogrammpausen jeweils abgestimmt auf die Pausenlänge ein Kopiervorgang für ein oder mehrere Datenbereiche durchgeführt werden. Durch die zeitlich verteilte Ausführung des Kopiervorgangs kann gewährleistet werden, dass es zu kei ¬ nen unnötig langen Steuerungsprogrammunterbrechungen aufgrund des erforderlichen Kopiervorgangs kommt, die dann zur Zeit ¬ überschreitung und Steuerungsfehlern führen würden.