Industrieanlage

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Industrieanlage und insbesondere eine Industrieanlage mit einem oder mehreren Maschinenabschnitten und mit mindestens einer Steuerungseinheit, die mindestens einem Maschinenabschnitt zugeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Industrieanlage.

Beschreibung des Standes der Technik

[0002] Industrieanlagen der eingangs erwähnten Art sind in allen Industriebranchen bekannt und verbreitet. In- dustrieanlagen zur Fertigung, Verarbeitung, Verpackung, Zerlegung, Reinigung usw. von Produkten und Gütern umfassen mindestens einen, häufig jedoch mehrere modulartig kombinierbare Maschinenabschnitte. Zum Bedienen und Steuern der Maschinenabschnitte ist pro Industrieanlage mindestens eine Steuerungseinheit vorgesehen, die jeweils einem oder auch mehreren Maschinenabschnitten zugeordnet ist bzw. sind. Über diese Steuerungseinheit (en) kann sich Betriebspersonal einen Zugriff auf einen oder mehrere der Maschinenabschnitte verschaffen. Unter Betriebspersonal ist dabei jegliches Personal zu verstehen, das zur Aufrechterhaltung des Betriebs der Industrieanlage zuständig ist, neben Bedienpersonal insbesondere auch Wartungs- und Reparaturpersonal. Die Steuerungseinheiten verfügen hierzu üblicherweise über eine Benutzerschnittstelle, in der Regel eine graphische Benutzerschnittstelle, über die das Betriebspersonal mit der Steuerungseinheit kommunizieren kann. Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit geeignete Schnittstellen zum An- schluss von zusätzlichen Geräten wie bspw. tragbare Computer, aufweisen, anhand derer das Betriebspersonal mit der Steuerungseinheit kommunizieren, Wartungs- bzw. Reparaturarbeiten vornehmen, aktualisierte Software aufspielen usw. kann.

Zusammenfassung der Erfindung

[0003] Erfindungsgemäß wird eine Industrieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betrieb einer Industrieanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen.

[0004] Die Industrieanlage der Erfindung weist ein Identifikationssystem auf, über das sich Betriebspersonal ausweisen muss, bevor es einen Zugriff auf die Steuerungseinheit eingeräumt bekommt. Dadurch wird sichergestellt, dass nur befugte Personen, also über eine entsprechende Zugriffsberechtigung verfügende Personen, Zugriff auf die Steuerungseinheit bzw. Steuerungseinheiten der Industriean- läge erhalten.

[0005] Der Zugriff wird auf der Grundlage eines bei der Identifizierung übertragenen Personenstatus definiert eingeräumt. Dies bedeutet, dass unterschiedlichen Personen abhängig von ihrem Status (insbesondere Ausbildungs- und Kenntnisstand hinsichtlich des fraglichen Maschinenabschnitts) über unterschiedliche Zugriffsberechtigungen verfügen, auf deren Grundlage wiederum der Umfang des konkret eingeräumten Zugriffs abhängt. [0006] Die Identifizierung des Betriebspersonals erfolgt mittels einer Funkfrequenzidentifizierung, d.h. die Zugriff begehrende Person identifiziert sich anhand einer Funkfrequenzkarte (bspw. RFID-Karte mit einem RFID-Chip) , gefolgt von der Abfrage einer Bestätigungskennung. Durch die Verwendung einer Funkfrequenzidentifizierung wird das Einstecken einer Identifizierungskarte vermieden, so dass eine Anmeldung automatisch erfolgt, wenn sich die betreffende Person dem Identifikationssystem der Industrieanlage bzw. der Steuerungseinheit auf einen vorgegebenen Abstand nähert. Dadurch wird das Anmeldeverfahren deutlich vereinfacht und beschleunigt, was insbesondere in Notfällen, in denen ein sehr schneller Zugriff auf einen Maschinenabschnitt erfolgen muss, nützlich ist. Darüber hinaus ermög- licht dies die Verwendung von ohnehin bereits im Einsatz befindlichen RFID-Werksausweisen.

[0007] Das Identifikationssystem umfasst neben einem zum Auslesen der Funkfrequenzkarte notwendigen Funkfrequenzlesegerät ein Gateway, über das die Kommunikation mit der Steuerungseinheit erfolgt. Durch die Einschaltung bzw.

Zwischenschaltung eines Gateway wird der Sicherheitsstandard erhöht und es wird eine Nachvollziehbarkeit (Historie) der diversen Zugriffe auf die Steuerungseinheit gegeben. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit kann die Kommunikati- onsschnittstelle der Steuerungseinheit derart ausgebildet sein, dass der Anschluss eines externen Geräts ebenfalls über das Gateway erfolgt, u.U. unter Einschluss einer Identifizierung des Geräts, so dass ausschließlich berechtigte Geräte an die Steuerungseinheit angeschlossen werden kön- nen.

[0008] Erfindungsgemäß wird somit vorgesehen, dass sich eine Betriebsperson, die einen Zugriff auf die Steue- rungseinheit anstrebt, mittels einer Funkfrequenzidentifizierung und einer Bestätigungskennung ausweist, und der Betriebsperson auf der Grundlage eines mit der Funkfrequenz- Identifizierung übertragenen Personenstatus ein definierter Zugriff auf die Steuerungseinheit eingeräumt wird. Die Anmeldungsanfrage kann automatisch ausgelöst werden, wenn eine Funkfrequenzkarte (d.h. eine die Funkfrequenzkarte bei sich tragende Person) in Erkennungsnähe eines Funkfrequenz- lesegeräts der Steuerungseinheit gelangt. Das Erkennen der Anwesenheit einer Funkfrequenzkarte löst das Setzen eines Statusbit an die Steuerungseinheit aus, das wiederum die Abfrage der Funkfrequenzidentifizierung und der Bestätigungskennung bewirkt .

[0009] Die vorliegende Beschreibung deckt auch ein Computerprogramm mit Programmcode ab, der dazu geeignet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer geeigneten Recheneinrichtung einer Industrieanlagensteuerung abläuft . Es werden sowohl das Computerprogramm selbst als auch abgespeichert auf einem computerlesbaren Medium (Computerprogrammprodukt) beansprucht .

[0010] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

[0011] Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlas- sen. [0012] Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

[0013]

Figur 1 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Industrieanlage .

Figur 2 zeigt eine Blockbilddarstellung einer Anordnung einer Steuerungseinheit mit einem Identifikationssystem gemäß der Erfindung.

Figur 3 zeigt eine Blockbilddarstellung des Systemaufbaus eines Identifikationssystems und dessen Anbindung an eine Steuerungseinheit einer Industrieanlage gemäß der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung

[0014] Figur 1 zeigt in perspektivischer schematischer Darstellung einen Ausschnitt aus einer Industrieanlage 10. Bei der dargestellten Industrieanlage 10 handelt es sich um eine Verpackungsanlage. Die Industrieanlage 10 verfügt über mehrere Maschinenabschnitte 12, 14, 16 sowie eine (nicht dargestellte) Steuerungseinheit, die in dem Blockdiagramm der Figuren 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist. [0015] Die Industrieanlage 10 umfasst eine Benutzerschnittstelle 22 der Steuerungseinheit 20, die als an einem Schwenkarm angeordnete graphische Benutzerschnittstelle mit einem Bildschirm und Steuerungsknöpfen und Schaltern ausge- bildet ist. Die Benutzerschnittstelle 22 erlaubt einen Zugriff auf die Steuerungseinheit 20 durch Betriebspersonal, das die Industrieanlage 10 in Betrieb setzen, stilllegen, bedienen, warten, reparieren o.dgl. muss.

[0016] Unter dem Begriff der Industrieanlage ist in der vorliegenden Anmeldung jegliche Art von maschineller Anlage zur Herstellung, Aufbereitung, Verarbeitung, Verpackung, Zerlegung, Reinigung o.dgl. von Gütern und Produkten zu verstehen. Industrieanlagen sind bspw. Abfüllanlagen, Reinigungsanlagen, Verpackungsanlagen, Herstellungslinien, Sortieranlagen u.v.a.m. Diese Anlagen können in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt werden, so z.B. in der Getränkeindustrie, der Lebensmittelindustrie, der güterherstellenden Industrie (wie bspw. die Kfz-Fertigung) , der Elektronikindustrie, der Pharmaindustrie u.dgl.

[0017] Figur 2 zeigt eine Blockbilddarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Steuerungseinheit mit einem Identifikationssystem, und Figur 3 zeigt eine Blockbilddarstellung des Systemaufbaus eines erfindungsgemäßen Identifikationssystems und dessen Anbindung an eine Steue- rungseinheit .

[0018] Die Steuerungseinheit 20 ist die über eine Schnittstellenverbindung 21 mit einer Benutzerschnittstelle 22 verbunden. Die Benutzerschnittstelle 22 ist beispielsweise eine graphische Benutzerschnittstelle (GUI), die bspw. als PC (wie im Beispiel der Figur 3) ausgebildet sein kann. [0019] Die Steuerungseinheit 20 ist des weiteren über eine geeignete Schnittstelle/Verbindung 45 mit einem Identifikationssystem 30 verbunden. Das Identifikationssystem 30 umfasst ein Funkfrequenzlesegerät (bspw. RFID-Lesegerät) 32 und ein Gateway 34, die über eine entsprechende Schnittstelle/Leitung 33 (bspw. serielle Schnittstelle) miteinander verbunden sind. Das Gateway 34 kann derart ausgestaltet sein, dass über eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle 34 ein externes Gerät 26, bspw. das Laptop (tragba- rer Computer) eines Servicetechnikers, angeschlossen werden kann. Die im Rahmen der Erfindung Verwendung findende Funkfrequenztechnologie im allgemeinen und RFID-Technologie im besonderen sind dem Fachmann geläufig.

[0020] Wie insbesondere aus Figur 3 erkennbar ist, um- fasst das Gateway 34 einen Wandler (bzw. CPU) 36, an den eine Speichereinheit 38 (bspw. ein Flash-RAM) und/oder ein Kartenlesegerät 40, in das Speicherkarten (wie bspw. SD- Karten, CF-Karten o.dgl.) eingesteckt und gelesen und beschrieben werden können. Die über die Schnittstelle 33 übermittelten Benutzerinformationen werden in der nichtflüchtigen Speichereinheit 38 abgelegt. Die Größe des Speichers kann für ca. 100 Vorgänge pro Tag innerhalb eines Monats bemessen werden. Zusätzlich können die Vorgangsdaten des Systems über das Kartenlesegerät 40 redundant gespei- chert werden.

[0021] Jede Veränderung an den Einstellungen der Maschinenabschnitte wird mit den personenbezogenen Daten, Datum und Uhrzeit protokolliert. Der Speicher 38 kann als Ringspeicher ausgebildet sein, so dass bei Erreichen des maximal verfügbaren Speichers die ältesten Eintragungen überschrieben werden. Die protokollierten Daten können von einem externen Gerät 26 über eine entsprechende Schnittstelle an dem Gateway 34 ausgelesen und ausgewertet werden.

[0022] Die Verbindung 45 zwischen dem Gateway 34 und der Steuerungseinheit 20 kann bspw. direkt erfolgen (Be- zugszeichen 45.1), bspw. über einen Profibus ^® (DP) und/oder als sogenannte Ethernet-Verbindung über einen Knoten 46 (auch Hub oder Switch genannt) verbunden sein (Bezugszeichen 45.2 in Figur 3) . Im Beispiel der Figur 3 ist ein sogenannter 4 -Port-Hub mit vier Anschlüssen 46.1, 46.2, 46.3, 46.4 dargestellt. Die Verbindung zwischen dem Gateway 34 und der Steuerungseinheit 20 erfolgt in der beispielhaften Darstellung der Figur 3 über den ersten und den zweiten An- schluss 46.1 und 46.2. Die Verbindung 45.2 über den Hub 46 kann bspw. über Ethernet erfolgen. Die nötige Schnittstel- lenprotokollunterstützung für die dargestellten beschriebenen Anschlüsse ist dem Fachmann geläufig.

[0023] Die Profibus-Schnittstelle kann zur Minimierung von Kosten auch als ein optional aufsteckbares Modul implementiert werden (Ethernet auf Profi-Bus-Adapter) . Dies gilt auch für einen möglichen Webserver, über den Daten von einer Zentrale abgerufen bzw. auf einen Zentralserver überspielt werden können. Eine dezentrale Auslegung des Identifikationssystems ist mit dem Vorteil verbunden, dass auch bei Auswahl einer Verbindung mit einem Zentralserver eine Identifikation und Zugriffseinräumung möglich ist.

[0024] Die Verbindung zwischen der Steuerungseinheit

20 und der Benutzerschnittstelle 22 kann entweder direkt

(wie in Figur 2 dargestellt) erfolgen, aber auch indirekt über den Hub 46, wie in Figur 3 dargestellt. Die Verbindung zwischen der Steuerungseinheit 20 und dem zweiten Anschluss

46.2 des Hubs 46 dient dabei sowohl der Herstellung der Verbindung mit dem Gateway 34 als auch mit der Benutzerschnittstelle 22, die an den vierten Anschluß 46.4 des Hubs 46 angeschlossen ist. Der freie dritte Anschluss 46.3 des Hubs 46 kann bspw. zum Anschluss eines externen Gerätes dienen.

[0025] Des weiteren kann eine (in der Darstellung der Figur 3 gestrichelt dargestellte) Verbindung 47 zwischen dem Gateway 34 und der Benutzerschnittstelle 22 erfolgen (über die entsprechenden Anschlüsse 46.1, 46.4 des Hubs 46), um z.B. bei der Authentifizierung einer Betriebsperson eine direkte Kommunikation zu gestatten.

[0026] Das RFID-Lesegerät 32 ist über eine Leitung 33 und entsprechende serielle Schnittstellen (bspw. RS 232/RS 485) mit dem Gateway 34 verbunden.

[0027] Im Betrieb des erfindungsgemäßen Systems nähert sich ein Techniker oder Operator (allgemein eine Betriebsperson) der Steuerungseinheit 20 der Industrieanlage 10. Genauer gesagt, nähert sich die Person dem RFID-Lesegerät 32, das vorzugsweise in direkter räumlicher Umgebung der Steuerungseinheit 20 oder sogar integriert in deren Gehäuse angebracht ist. Alternativ kann das RFID-Lesegerät in direkter räumlicher Umgebung der Benutzerschnittstelle 22 angeordnet sein.

[0028] Um einen Zugang zu der Steuerungseinheit 20 zu erhalten, muss die Betriebsperson ihren RFID-Ausweis mit sich führen. Die Anmeldung an dem System erfolgt automatisch, wenn sich die Person respektive ihr Ausweis in einer vorgegebenen Entfernung von dem RFID-Lesegerät 32 befindet, also in den Leseradius des Lesegeräts 32 kommt. Um die Zahl unbeabsichtigter Anmeldungen so gering wie möglich zu hal- ten, sollte der Leseradius des Lesegeräts 32 nicht zu weit eingestellt werden. Die exakte Einstellung kann von der entsprechenden Anwendung bzw. der Anordnung des RFID- Lesegeräts, d.h. von den spezifischen Rahmenbedingungen der Industrieanlage, abhängig gemacht werden. Als Faustregel lässt sich angeben, dass typische Einstellungen 100 mm nicht wesentlich überschreiten sollten.

[0029] Erkennt das Identifikationssystem die Anwesenheit einer RFID-Karte, so erfolgt eine Anmeldeanfrage an die Steuerungseinheit, bspw. durch Setzen eines Status- Bits. Als Reaktion darauf erfolgt eine Kennwortabfrage über die Benutzerschnittstelle 22 zur Authentifizierung des Benutzers. Bei dem Kennwort kann es sich um eine Zeichenkette vorgegebener Länge handeln, die entweder mit den von der RFID-Karte übertragenen Informationen übermittelt wurde oder von einem Zentralserver abgefragt werden kann. Bei der Bestätigungskennung kann es sich aber auch um andere sicherheitsrelevante Erkennungsmethoden handeln, bspw. um biometrische Kennungen (Iris, Fingeabdruck) .

[0030] Erfindungsgemäß werden mit den Funkfrequenz- identifizierungsdaten auch Informationen zum Status der Bedienperson übermittelt. Dabei handelt es sich insbesondere um Angaben zum Ausbildungsstand der Person und damit verbunden zu Art und Umfang ihrer Zugriffsberechtigung. So kann die Zugriffsberechtigung bspw. in einem ersten Umfang lediglich auf einfache Bedienbefehle beschränkt sein, in einem zweiten Umfang auch auf Hoch- und/oder Herunterfahren der gesamten Industrieanlage und/oder einzelner Maschinenabschnitte davon. Weitere abgestufte Zugangsberechtigungen können Wartung, Reparatur, Änderungen an einem oder mehrerer der Maschinenabschnitte umfassen, bspw. auch das Aufspielen von Software-Updates. Des weiteren ist es möglich, Zugriffe auf funktionale Untereinheiten eines Maschinenabschnitts zu beschränken, so dass bspw. einem Antriebstechniker ausschließlich Zugriff auf die Antriebseinheiten eines Maschinenabschnitts und einem Automatisierungstechniker ausschließlich Zugriff auf einen Roboter oder andere Automatisierungseinheiten gewährt wird.

[0031] Dadurch wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass nur autorisiertes bzw. ausreichend ausgebildetes Personal bestimmte Betriebsarbeiten durchführen darf und kann, wodurch erhebliche Kosten durch unsachgemäße Veränderungen an den elektronischen Systemen und Programmen von Industrieanlagen vermieden werden können.

[0032] Sollte eine Steuerungseinheit über keine direkt zugeordnete Benutzerschnittstelle verfügen, so kann ein Zu- griff entweder über eine benachbarte Benutzerschnitte über entsprechende Verschaltung oder über Andocken eines externen Geräts über die Kommunikationsschnittstelle erfolgen. Sollte ein Maschinenabschnitt über keine direkt zugeordnete Steuerungseinheit verfügen, so kann ein Zugriff über eine bspw. über Ethernet verschaltete Steuerungseinheit erfolgen.