Benutzerschnittstelle , Verfahren und HTML-Code zur Paramet- rierung einer Automatisierungseinheit

Die Erfindung betri f ft intelligente Automatisierungseinheiten, beispielsweise Umrichter oder Antriebe , welche häufig mit einem Webserver zur Kommunikation mit anderen Systemen ausgestattet sind . Ein Nutzer kann dann über Webseiten, welche der Webserver bereitstellt , mit der Automatisierungseinheit interagieren, und die Automatisierungseinheit hierbei insbesondere parametrieren .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Parametrierung einer Automatisierungseinheit zu verbessern .

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst .

Die Benutzerschnittstelle zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit beinhaltet eine Anzeige , welche für eine Ausgabe einer graphischen Benutzeroberfläche eingerichtet ist , sowie einen Prozessor, welcher programmiert ist , einen Primärdialog und mehrere Sekundärdialoge auf der Anzeige graphisch aus zugeben, wobei der Primärdialog eine Basis funktion der Automatisierungseinheit abbildet , für deren Durchführung die Automatisierungseinheit eingerichtet ist , und wobei j eder Sekundärdialog eine Folgefunktion, welche für eine Erfüllung der Basis funktion notwendig ist , abbildet und Interaktionselemente aufweist , über welche die Automatisierungseinheit parametrierbar ist , wodurch die Folgefunktion erfüllbar ist , und wobei der Primärdialog für j eden Sekundärdialog ein Anwahlelement bereitstellt , durch dessen Betätigung der j eweilige Sekundärdialog unmittelbar aus dem Primärdialog heraus aufrufbar ist . Die Benutzerschnittstelle beinhaltet ferner mindestens ein Eingabemittel , welches eine Bedienung der Anwahlelemente und/oder der Interaktionselemente erlaubt . Bei dem Verfahren zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit gibt ein Prozessor einen Primärdialog auf einer Anzeige graphisch aus , wobei der Primärdialog eine Basis funktion der Automatisierungseinheit abbildet , für deren Durchführung die Automatisierungseinheit eingerichtet ist , und wobei der Primärdialog für j eden Sekundärdialog aus einer Mehrzahl von Sekundärdialogen ein Anwahlelement bereitstellt , durch dessen Betätigung der j eweilige Sekundärdialog unmittelbar aus dem Primärdialog heraus aufrufbar ist , und wobei j eder Sekundärdialog eine Folgefunktion, welche für eine Erfüllung der Basis funktion notwendig ist , abbildet . Der Prozessor oder ein weiterer Prozessor detektiert in einem Auswahlschritt eine Betätigung eines der Anwahlelemente durch einen Nutzer und gibt den angewählten Sekundärdialog auf der Anzeige graphisch aus . Der Prozessor oder ein weiterer Prozessor wertet in einem Bearbeitungsschritt Betätigungen von Interaktionselementen in dem angewählten Sekundärdialog durch den Nutzer aus und parametriert die Automatisierungseinheit entsprechend, wodurch die Folgefunktion des angewählten Sekundärdialogs erfüllt wird . Der Auswahlschritt und der Bearbeitungsschritt werden wiederholt , bis alle Folgefunktionen erfüllt sind, wodurch die Basis funktion erfüllt wird .

Der HTML-Code zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit ist geeignet zur Speicherung auf einem Webserver auf der Automatisierungseinheit , welcher zur Kommunikation mit einem Webclient auf einem Endgerät eingerichtet ist , sowie geeignet zur Aus führung in dem Webclient , und ferner eingerichtet , einen Primärdialog und mehrere Sekundärdialoge auf einer Anzeige des Endgeräts graphisch aus zugeben, wobei der Primärdialog eine Basis funktion der Automatisierungseinheit abbildet , für deren Durchführung die Automatisierungseinheit eingerichtet ist , und wobei j eder Sekundärdialog eine Folgefunktion, welche für eine Erfüllung der Basis funktion notwendig ist , abbildet und Interaktionselemente aufweist , über welche die Automatisierungseinheit parametrierbar ist , wodurch die Folgefunktion erfüllbar ist . Der Primärdialog stellt für j eden Sekundärdialog ein Anwahlelement bereit , durch dessen Betäti- gung der j eweilige Sekundärdialog unmittelbar aus dem Primärdialog heraus aufrufbar ist .

Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erzielt werden . Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Aus führungs formen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden . Gleiches gilt für die nachfolgenden Erläuterungen .

Der Prozessor ist beispielsweise ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller, ein System-on-Chip oder ein programmierbarer Digitalbaustein, etwa ein " Field Programmable Gate Array" ( FPGA) .

Der Webclient ist beispielsweise ein Browser oder eine eigenständige Applikation . Das Endgerät ist beispielsweise ein Tablet , ein Smartphone , ein Notebook oder ein stationär aufgestellter PC .

Die Automatisierungseinheit ist beispielsweise eine Automatisierungskomponente ( etwa ein Umrichter, ein Antrieb oder eine Steuerung) , eine Maschine , eine Gruppe von Automatisierungskomponenten oder Maschinen, oder eine automatisierte Anlage wie etwa eine Fabrik oder ein Kraftwerk .

Die Anzeige ist beispielsweise ein Tastschirm, ein Bildschirm oder ein Proj ektor . Das Eingabemittel kann Teil der Anzeige sein, wenn diese als Tastschirm ausgebildet ist . Andernfalls ist das Eingabemittel beispielsweise ein Trackpad, eine Maus , eine Tastatur oder ein Mikrofon zur Erkennung von Spracheingaben . Die Benutzerschnittstelle kann auch unterschiedliche Eingabemittel bereitstellen .

Die Dialoge sind Bestandteil der graphischen Benutzeroberfläche , welche auf der Anzeige ausgegeben wird . Betriebssysteme und Browser für Endgeräte stellen für die Implementierung der Dialoge geeignete Funktionen bereit . So kann j eder Dialog beispielsweise in einem eigenen Fenster der Benutzeroberfläche , einem eigenen Frame eines Browsers oder in einer Vollbildansicht angezeigt werden .

Die Anwahlelemente sind beispielsweise Icons oder Buttons und können etwa durch Mausklick oder Antippen betätigt werden .

Die Interaktionselemente sind beispielsweise aus graphischen Benutzeroberflächen bekannte Widgets wie Eingabefelder für Zahlen, Dropdownboxen, Checkboxen usw .

Ein Nutzer findet im Primärdialog eine Arbeitsübersicht mit ihm vertrauten Konzepten einer Anwendungsdomäne in Form von Gebrauchs funktionen wieder . Dadurch werden Lernaufwand und mentale Belastung bei der Bearbeitung seiner Aufgabe reduziert .

Ein besonderer Vorteil liegt in der Verwendung einer lediglich zweistufigen Dialoghierarchie . Diese unterstützt kleine Bildschirmgrößen durch Wechsel zwischen Primär- und Sekundärdialogen und kann auf ausreichend großen Anzeigen parallel angezeigt werden . Die Lösung skaliert somit bezüglich sehr unterschiedlichen Bildschirmgrößen .

Die lediglich zweistufige Dialoghierarchie reduziert den Lernaufwand gegenüber herkömmlichen Softwareapplikationen zur Parametrierung von Automatisierungseinheiten, welche aufgrund ihres großen Funktionsumfangs eine Strukturierung in eine Viel zahl von Fenstern ( z . B . Tabs , Dialoge und Unterdialoge ) aufweisen .

Dies tri f ft insbesondere auf Geräte mit kleinem Bildschirm zu, bei denen Elemente zur Navigation und Orientierung zugunsten von Dialoginhalten reduziert werden müssen . Anders als im Stand der Technik muss der Nutzer für die lediglich zweistufige Dialoghierarchie kein ausgefeiltes mentales Modell der Dialogführung entwickeln und sich während der Interaktion mit der Benutzerschnittstelle kontinuierlich vergegen- wärtigen („Wo bin ich?", „Wie komme ich zum passenden Dialog?", usw.) . Dies reduziert Unsicherheit, Fehler und Frustration, insbesondere bei gelegentlichen Anwendern.

Die Abbildung von Basisfunktionen und Folgefunktionen durch die Dialoge entlastet den Nutzer von der Notwendigkeit, seine auszuführende Aufgabe gedanklich in einzelne Arbeitsschritte zu strukturieren und auf die von der Benutzerschnittstelle bereitgestellten Aspekte zu transponieren. Der Nutzer muss sich folglich keine für diese Uberset zungsleistung erforderliche detaillierte Kenntnis der Möglichkeiten und Abläufe der Benutzerschnittstelle aneignen, wie dies bei herkömmlichen Applikationen zur Parametrierung von Automatisierungseinheiten nötig ist, welche eine Kombination verschiedener Aspekte verwenden, beispielsweise physische oder logische Komponenten (z.B. Sensoren, Getriebe, Fehlerspeicher) , hierarchische Strukturen (z.B. Aufbau einer Maschine) sowie Werkzeuge, um jeweils eine spezifische Aktion auszulösen.

Gemäß einer Aus führungs form sind die Basisfunktion und die Folgefunktionen durch eine Funktions-Analyse-System-Technik einer Wertanalyse definiert, insbesondere in Übereinstimmung mit DIN EN 16271 und/oder VDI 2800.

Dies bietet den Vorteil, dass die Dialogführung des Systems durchgängig anhand von Gebrauchsfunktionen im Sinne der Wertanalyse nach DIN EN 16271 und VDI 2800 strukturiert werden kann.

In einer Weiterbildung ist die Basisfunktion eine Inbetriebnahme der Automatisierungseinheit und/oder eine Inbetriebnahme einer zweiten Automatisierungseinheit, welche mit der Automatisierungseinheit verbunden ist.

Gemäß einer Aus führungs form ist der Prozessor programmiert, den Primärdialog und gleichzeitig benachbart jeweils einen der Sekundärdialoge auf der Anzeige auszugeben. Diese Aus führungs form ist vorteilhaft für große Bildschirme .

In einer Weiterbildung ist der Prozessor programmiert , den Primärdialog und die Sekundärdialoge auf der Anzeige alternierend aus zugegeben, wobei zu j edem Zeitpunkt nur ein Dialog ausgegeben wird .

Diese Weiterbildung ist vorteilhaft für kleine Bildschirme .

Gemäß einer Aus führungs form stellt j eder Sekundärdialog ein Rückkehrelement bereit , dessen Betätigung eine unmittelbare Rückkehr in den Primärdialog bewirkt .

Diese Aus führungs form bietet den Vorteil , dass sich der Nutzer nicht immer wieder neu orientieren muss , da er während der Abarbeitung seiner Aufgabe immer wieder zum Primärdialog zurückkommt .

In einer Weiterbildung ist der Prozessor programmiert , einen zweiten Primärdialog und mehrere zweite Sekundärdialoge auf der Anzeige graphisch aus zugeben, wobei der zweite Primärdialog eine zweite Basis funktion der Automatisierungseinheit abbildet , für deren Durchführung die Automatisierungseinheit eingerichtet ist , und wobei j eder zweite Sekundärdialog eine Folgefunktion, welche für eine Erfüllung der zweiten Basisfunktion notwendig ist , abbildet und Interaktionselemente aufweist , über welche die Automatisierungseinheit paramet- rierbar ist .

Entsprechend dieser Weiterbildung kann die Benutzerschnittstelle auch Primärdialoge für weitere Basis funktionen und Sekundärdialoge für deren Folgefunktionen ausgeben .

Das Endgerät und die Automatisierungseinheit besitzen j eweils die Benutzerschnittstelle . Auf dem computerlesbaren Datenträger ist ein Computerprogramm gespeichert , welches das Verfahren aus führt , wenn es in einem Prozessor abgearbeitet wird .

Das Computerprogramm wird in einem Prozessor abgearbeitet und führt dabei das Verfahren aus .

Im Folgenden werden Aus führungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert . In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugs zeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist . Es zeigen :

Figur 1 eine graphische Benutzeroberfläche GO zur Paramet- rierung einer Automatisierungseinheit ,

Figur 2 eine Benutzerschnittstelle BS zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit , und

Figur 3 einen Arbeitsablauf zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit .

Figur 1 zeigt eine graphische Benutzeroberfläche GO zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit . Die Automatisierungseinheit ist beispielsweise eine Automatisierungskomponente ( etwa ein Antrieb oder eine Steuerung) , eine Maschine , eine Gruppe von Automatisierungskomponenten oder Maschinen, oder eine automatisierte Anlage wie etwa eine Fabrik oder ein Kraftwerk . Bei dem in Figur 1 gezeigten Anwendungs fall ist die Automatisierungseinheit ein Umrichter, der für die Inbetriebnahme eines Antriebs konfiguriert bzw . parametriert wird . Diese Parametrierung zur Inbetriebnahme des Antriebs ist eine Gesamt funktion bzw . Basis funktion der Automatisierungseinheit im Sinne einer Wertanalyse . Beispielsweise wurden die Basis funktionen der Automatisierungseinheit vorab durch eine Funktions-Analyse-System-Technik einer Wertanalyse in Übereinstimmung mit DIN EN 16271 und/oder VDI 2800 definiert . Derartige Definitionen von Basis funktionen und Folgefunktionen sowie deren Ermittlung mittels der Funktions- Analyse-System-Technik der Wertanalyse sind dem Fachmann beispielsweise bekannt aus "Wertanalyse - das Tool im Value Management" , VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (Hrsg . ) , 6 . Auflage , Springer-Verlag, 2011 , S . 63 f f .

Genau ein Primärdialog A auf der graphischen Benutzeroberfläche GO bildet die genannte Basis funktion ( Inbetriebnahme eines Antriebs ) der Automatisierungseinheit ab . Hierfür ist auf der graphischen Benutzeroberfläche GO beispielsweise ein Reiter mit dem Namen der Basis funktion vorgesehen, über dessen Anwahl der Primärdialog A auf der graphischen Benutzeroberfläche GO angezeigt werden kann . Weitere Reiter können weitere Basis funktionen der Automatisierungseinheit mit eigenen Primärdialogen bereitstellen, beispielsweise für die Basisfunktionen "Konfigurieren" und "Optimieren" .

In Figur 1 wird der Primärdialog A bereits auf der graphischen Benutzeroberfläche GO angezeigt . Von oben nach unten illustriert er eine logische Sicht der Basis funktion, die er abbildet , hier also die Einrichtung eines Antriebs , beginnend mit Eckdaten einer Stromversorgung, gefolgt von einem Sinusfilter und einer Zeile mit vier Anwahlelementen AE , mit denen sich der Umrichter selbst parametrieren lässt . Anschließend folgt eine Zeile mit zwei Anwahlelementen AE , über die sich Daten des Antriebs erfassen lassen, mit dem der Umrichter verbunden ist . Die Anwahlelemente AE sind beispielsweise Icons oder Buttons und können etwa durch Mausklick oder Antippen betätigt werden .

Durch Betätigung j edes der Anwahlelemente AE gelangt ein Nutzer unmittelbar in einen zugehörigen Sekundärdialog B aus einer Mehrzahl von Sekundärdialogen B . Bei dem in Figur 1 gezeigten Aus führungsbeispiel mit einem kleinen Bildschirm tritt der ausgewählte Sekundärdialog B auf der graphischen Benutzeroberfläche GO an die Stelle des Primärdialogs A.

Jeder dieser Sekundärdialoge B bildet eine Folgefunktion, welche für eine Erfüllung der Basis funktion notwendig ist , vollständig ab . Die Namen dieser Folgefunktionen bzw . Sekundärdialoge B sind im vorliegenden Aus führungsbeispiel etwa "Antrieb einrichten" , "Motortemperatur überwachen" , "Antriebskinematik festlegen" , " SPS-Kommunikation einrichten" , usw . Die Folgefunktionen bzw . Sekundärdialoge werden also mit einem Tupel aus Substantiv und Verb im Infinitiv bezeichnet . Auch die Folgefunktionen wurden vorab beispielsweise durch eine Funktions-Analyse-System-Technik einer Wertanalyse , etwa in Übereinstimmung mit DIN EN 16271 und/oder VDI 2800 , definiert .

Durch Betätigung eines Rückkehrelements RE gelangt der Nutzer unmittelbar zurück in den Primärdialog A, aus dem heraus er einen beliebigen anderen Sekundärdialog B durch Betätigung des zugehörigen Anwahlelements AE öf fnen kann .

Jeder Sekundärdialog B enthält Interaktionselemente , welche der Nutzer verwendet , um die Automatisierungseinheit zu para- metrieren . Hierdurch wird die j eweilige Folgefunktion des angewählten Sekundärdialogs B erfüllt ( also beispielsweise "Antrieb einrichten" , "Antriebskinematik festlegen" , " SPS- Kommunikation einrichten" ) . Sobald der Nutzer alle Sekundärdialoge B angewählt und bearbeitet hat , sind alle Folgefunktionen erfüllt , wodurch dann auch die Basisfunktion erfüllt wird . Die Automatisierungseinheit kann hierbei fortlaufend während der Bearbeitung der Sekundärdialoge B parametriert werden, oder abschließend, nachdem alle Eingaben erfolgt sind .

Die Interaktionselemente sind beispielsweise aus graphischen Benutzeroberflächen bekannte Widgets wie Eingabefelder für Zahlen, Dropdownboxen, Checkboxen usw .

Für die Nut zerführung zur Erfüllung der Basis funktion kommen also ausschließlich der Primärdialog A und die Sekundärdialoge B zum Einsatz . Es handelt sich also um eine lediglich zweistufige Dialoghierarchie . Darüber hinaus sind ggf . kurzzeitig geöf fnete Popup-Dialoge möglich, z . B . für Fehlermel- düngen oder Obj ekt- bzw . Dateiauswahl ; diese ändern j edoch nicht den Charakter der zweistufige Dialoghierarchie , die dem Nutzer eine besonders intuitive Navigation zur Erfüllung der Basis funktion ermöglicht .

Das beschrieben Interaktionskonzept verbessert Ef fi zienz , Effektivität und Zufriedenstellung der Nutzer . Denn der Nutzer findet im Primärdialog A eine Arbeitsübersicht mit ihm vertrauten Konzepten einer Anwendungsdomäne in Form von Gebrauchs funktionen ( den einzelnen Folgefunktionen zur Erfüllung der Basis funktion) wieder . Dadurch werden Lernaufwand und mentale Belastung bei der Bearbeitung seiner Aufgabe reduziert . Ferner muss sich der Nutzer nicht immer wieder neu orientieren, da er während der Abarbeitung seiner Aufgabe immer wieder zum Primärdialog A zurückkommt . Die dargestellten Anwahlelemente AE unterstützen durch Ihren Angebotscharakter eine Handlungsplanung des Nutzers für nachfolgende Arbeitsschritte .

Figur 2 zeigt beispielhaft eine Benutzerschnittstelle BS mit einer Anzeige AZ zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit . Während das im Kontext der Figur 1 beschriebene Ausführungsbeispiel für einen kleinen Bildschirm ausgelegt ist , auf dem der Primärdialog A und die Sekundärdialoge B alternierend ausgegeben werden, erlaubt die Anzeige AZ bei dem in Figur 2 gezeigten Aus führungsbeispiel , den Primärdialog A und j eweils einen der Sekundärdialoge B nebeneinander darzustellen . Anders als in Figur 1 sind die Anwahlelemente AE des Primärdialogs A nun in einer Spalte angeordnet . Durch Betätigung der Anwahlelemente AE kann der Nutzer beliebige Sekundärdialoge B im rechten Teil der Anzeige AZ einblenden und deren Interaktionselemente IE bedienen, um die Folgefunktion des j eweiligen Sekundärdialogs zu erfüllen . Im Übrigen gelten die Aus führungen zu Figur 1 auch hier analog .

Der Nutzer verwendet für seine Eingaben ein Eingabemittel EM . Dieses kann Teil der Anzeige AZ sein, wenn diese als Tastschirm ausgebildet ist . Andernfalls ist das Eingabemittel beispielsweise ein Trackpad, eine Maus , eine Tastatur oder ein Mikrofon zur Erkennung von Spracheingaben . Die Benutzerschnittstelle BS kann auch unterschiedliche Eingabemittel be- reitstellen .

Die Ausgabe der graphischen Oberfläche GO sowie die Verarbeitung der Benutzereingaben leistet ein Prozessor P, ggf . auch mehrere Prozessoren wie eine CPU und eine GPU .

Die Benutzerschnittstelle BS ist beispielsweise Teil eines Endgeräts , welches einen Webclient aus führt . Der Webclient ist hierbei ein Browser oder eine beliebige Applikation, welche mit einem Webserver kommuni zieren kann, welcher von der Automatisierungseinheit ausgeführt wird . Das Endgerät ist beispielsweise ein Tablet , ein Smartphone , ein Notebook oder ein stationär auf gestellter PC .

Figur 3 zeigt einen Arbeitsablauf zur Parametrierung einer Automatisierungseinheit , wobei in der folgenden Beschreibung aufbauend auf den vorangegangenen Erläuterungen erneut Bezug auf die in Figur 2 gezeigten Elemente genommen wird .

Der Prozessor P oder ein weiterer Prozessor detektiert in einem Auswahlschritt S 1 eine Betätigung eines der Anwahlelemente AE durch einen Nutzer und gibt den angewählten Sekundärdialog B graphisch aus . Der Prozessor P oder ein weiterer Prozessor wertet in einem Bearbeitungsschritt S2 Betätigungen der Interaktionselementen IE in dem angewählten Sekundärdialog B durch den Nutzer aus und parametriert die Automatisierungseinheit entsprechend, wodurch die Folgefunktion des angewählten Sekundärdialogs B erfüllt wird . Der Auswahlschritt S1 und der Bearbeitungsschritt S2 werden wiederholt , bis alle Folgefunktionen erfüllt sind, wodurch die Basis funktion in einem Arbeitsablauf-Abschluss S3 automatisch erfüllt wird .

Hierzu wird die Automatisierungseinheit mit den in den Sekundärdialogen B eingestellten Parameterwerten parametriert , sofern dies nicht schon in den Bearbeitungsschritten S2 erfolgt ist . In diesem Zusammenhang können die vollständigen Daten zur Parametrierung der Automatisierungseinheit von einem Webclient auf einen Webserver der Automatisierungseinheit hochgeladen werden .

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch durch ge- eignet programmierten HTML-Code bewirkt werden, der auf einem Webserver auf der Automatisierungseinheit gespeichert ist , welcher zur Kommunikation mit einem Webclient auf einem Endgerät eingerichtet ist . Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Aus führungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde , so ist die Erfindung nicht durch die of fenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .