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WO2024068816A1 - Verfahren zum betreiben eines verbindungsmoduls - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines verbindungsmoduls Download PDF

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Publication number
WO2024068816A1
WO2024068816A1 PCT/EP2023/076841 EP2023076841W WO2024068816A1 WO 2024068816 A1 WO2024068816 A1 WO 2024068816A1 EP 2023076841 W EP2023076841 W EP 2023076841W WO 2024068816 A1 WO2024068816 A1 WO 2024068816A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
installation
connection
connection module
component
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/076841
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Pfestorf
Paul Zeller
Ulrich Kohl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murrelektronik GmbH
Original Assignee
Murrelektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP22199162.3A external-priority patent/EP4345554B1/de
Application filed by Murrelektronik GmbH filed Critical Murrelektronik GmbH
Priority to DE112023003166.5T priority Critical patent/DE112023003166A5/de
Priority to CN202380068214.XA priority patent/CN119998747A/zh
Priority to EP23782220.0A priority patent/EP4584651A1/de
Publication of WO2024068816A1 publication Critical patent/WO2024068816A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0426—Programming the control sequence
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of planning and assembly of machines such as automation systems, and in particular to the operation of a connection module in a computer-aided installation of such a machine.
  • connection module in particular a system.
  • the connection module can be designed for a decentralized and modular connection of components of the machine.
  • connection modules For the installation of the machine, it can be provided that several connection modules are arranged in a spatially decentralized manner.
  • the method can therefore also be provided for the computer-aided, in particular electrical, installation of several spatially decentralized connection modules and/or the components of the machine to be connected thereto.
  • the machine can be designed as at least one of the following machines:
  • An automation system A production plant,
  • a production facility an aggregate, an electrical device.
  • the machine can be designed as a machine with a modular character or as a mobile or movable machine in which individual parts of the machine are installed modularly according to an installation specification. This installation is carried out at least partially manually by a user such as a worker.
  • connection module can be an electrical connection module, which makes it possible to interconnect the components of the machine in a decentralized manner.
  • the connection module can be connected to a control device such as a PLC so that the control device can control the components connected to the connection module in operating mode and thus enable operation of the machine.
  • the control device can also be connected to several other, decentralized connection modules in order to also control the connected components of the machine. In this way, a decentralized Interconnection of the components is provided via the connection modules to the control device.
  • connection module can preferably have a plurality of connection points, with a component being connected to each of the connection points and thus being connected to the connection module.
  • a connection module can have at least two or at least four or at least eight or at least 10 connection points.
  • a display element can each be assigned to the connection points.
  • connection points can have multiple pins in order to transmit electrical signals to the component and/or receive them from the component. It is possible for an operating current to be provided for the component and/or data to be exchanged with the component in this way. It is also possible that components such as actuators or sensors themselves do not have an interface to a bus system, but the connection module can be controlled via the bus system to control and/or read out a component via the connection point.
  • the components are preferably designed as electrical components, each of which can perform a task for the operation of the machine.
  • the components can comprise installation elements, such as cables or the like, in order to electrically connect an actuator and/or a sensor and/or another component to the connection module.
  • the components can also comprise at least one component and/or at least one sensor and/or at least one actuator.
  • a connection module can also be referred to as a component. It is also conceivable that connection modules are interconnected, for example in the structure of a master-slave connection.
  • the components can therefore also comprise further connection modules. In this case, for example, one can speak of a module-module or module-hub-point connection.
  • the connection modules can accordingly also comprise a hub. It is also possible for the connection modules to comprise master modules and slave modules, so that a master-slave connection can be possible.
  • the connection modules can enable a decentralized and modular connection of the components such as the installation elements.
  • Decentralized can refer to the fact that the connection modules at least partially replace a central control cabinet, in that the connection modules only provide a portion of the connections for the machine, but enable these connections to be made decentrally in the field.
  • a central topology for example a
  • a point-to-point connection is referred to in particular, ie the starting point, the connection and the end point are clearly defined.
  • the following components can be provided for a machine: devices such as actuators and/or sensors, the connection modules, installation elements, for example for cabling.
  • the method according to the invention can comprise the following steps, which are preferably carried out one after the other or in any order, whereby the steps can also be carried out repeatedly and/or automatically and/or provided for further connection modules of the machine:
  • connection module for the installation of the machine, preferably individual components, wherein the installation function can initiate a, preferably optical, output of installation information to support the establishment of the connection of the components,
  • connection module for operation of the installed machine, wherein the operating function can initiate an electrical output to the connected components, preferably to the components which are properly connected to the connection module,
  • connection module Initiating an installation mode on the connection module, disabling the operational function and enabling the installation function.
  • the operation function in the installation mode, can be automatically deactivated and the installation function activated to provide the connection establishment support for the installation instead of the electrical output for the operation of the installed machine.
  • the connection module itself can thus help to support a user in installing the machine and thus make the installation easier and safer.
  • the method steps can be carried out at least partially or completely by the connection module itself, e.g. B. through firmware of the connection module.
  • Initiating the installation mode (and the associated deactivation or activation of the functions) can triggered from outside, e.g. B. by an installation device such as a mobile computer with software to support and guide the user during installation.
  • Triggering can e.g. B. be possible through a data and/or electrical connection of the installation device to the connection module. Triggering can also be provided through a connection to the power supply, so that a separate data connection is not necessarily required for this.
  • the installation function can be intended as a support function for establishing the connection and thus for the installation.
  • a further support function for the installation can be a check function, which checks whether the connection has been established completely and/or in accordance with an installation specification.
  • the test function in a test mode of the connection module detects the presence of an error such as an installation and/or connection error.
  • the test mode and the test function can be initiated automatically or manually after the connection of the component to the connection module has been established.
  • the error can be, for example, connecting the correct component to the wrong connection point or connecting the wrong component to the correct connection point. It is therefore possible that a user in the form of an actuator incorrectly connects the component to a connection point of the connection module which is incorrectly designed as an input and not (as it should be) as an output.
  • connection i.e. the connection of the component to the connection module
  • the test function can advantageously initiate a signal and/or data exchange with the component via the connection point in order to determine which component is connected to the connection point.
  • the component sends information such as a designation about its identity to the connection module.
  • the connection module can then transmit this information to an installation device if necessary so that the information is compared with the installation specification. If, based on the If the error is detected during calibration, this can be communicated to a user via the test function through the optical output.
  • a colored output can be provided via at least one display element as an optical output, e.g. in red, yellow and green or other colors. The optical output can therefore be used in test mode to display a result of the detection and thus the test.
  • test mode is initiated automatically after the installation mode when the connection of the component to the connection module has been established.
  • the test function can be activated automatically after the connection has been established.
  • the initiation of the test mode can be triggered by a user acknowledging that the connection has been established and thus that the installation action has been carried out, e.g. by a user input.
  • This user input can be made, for example, on a computer such as the installation device and/or by an input device such as a touchscreen and/or an electronic item of clothing such as a glove.
  • the test function can detect a deviation from the installation specification, in particular a different connection of a component to the connection module, preferably to a different connection point. It can then be provided that the different connection is documented in the installation specification and/or the connection module is reconfigured based on the detected deviation. If, for example, the user has incorrectly connected an actuator to an input as a connection point, this can be determined by the test function and the input can be reconfigured into an output or hybrid connection on the connection module. In other words, after the deviation has been detected, the connection point can be reconfigured using software while maintaining the physical connection.
  • the optical output can be used to output installation information in installation mode. Furthermore, the optical output can serve to provide the operating function in an operating mode of the connection module. For example, in operating mode - for example after a complete check and error-free machine, the optical output can represent a current signal status of an assigned connection point.
  • the signal status refers to a status of the electrical output and preferably indicates whether the electrical output is currently present via the connection point.
  • the signal status can be in the operating mode (in particular exclusively) via a Define control device. It is also possible for the control device to receive diagnostic messages from the connection module in the event of an error.
  • a display element can e.g. B. light up in different colors, e.g. B. in red, yellow, and green.
  • connection point preferably the pins at the connection point
  • the respective display element can then show where the component, e.g. B. a connecting element such as a connector should be connected.
  • the connection module is in installation mode (e.g. by flashing or different colors).
  • connection points for connecting to a component can be shown via the optical output.
  • connection point used for the connection is then automatically documented accordingly, e.g. in the installation specification.
  • the connected component such as a device, e.g. an actuator or sensor, can be automatically recognized in test mode. Based on this recognition, connection points can be reassigned if necessary and this documented accordingly, e.g. in the installation specification.
  • connection deviates from this this can be subsequently adjusted in the installation specification depending on the recognition.
  • the respective installation function can be provided at least partially by an installation device which is in data communication with the connection module.
  • connection module has at least one display element in order to provide a display for the operating function.
  • the at least one display element can be assigned to a connection point of the connection module for the connection to a respective component to be connected.
  • the display element is, for example, an electrical component such as a light-emitting diode.
  • the method, in particular for establishing the connection of the components in installation mode can be as follows Step include: Initiating activation of the display element by the installation function to output the installation information in order to display the connection point for the respective component to be connected.
  • the installation information can thus be support and/or installation instructions to point out to a user which connection point the component to be connected should be connected to.
  • the initiation of the activation of the display element is based on the following steps in order to initiate the output of the installation information based on a received identifier and an installation specification:
  • connection module which specifies an assignment of the connection module and other spatially decentralized connection modules of the machine with the components
  • the component is designed in the form of an installation element, preferably a cable or a component, or another component
  • the identifier is preferably received by a detection device which has previously read in a physically present identification means such as a machine-readable code and has generated the identifier on the basis of the read-in identification means
  • Identifying the component to be connected and/or the connection module assigned to the connection based on the installation specification provided preferably by querying the electrical component and/or the connection module from the installation specification using the identifier, preferably from a list and/or database of the installation specification.
  • the at least one piece of installation information can then be output based on the received identifier and the identified component and/or the identified connection module, wherein the output preferably comprises a visual and/or acoustic output to a user.
  • the method thus enables a simpler, faster and error-free assignment of connection modules to components and/or vice versa and can therefore provide a user with significant support in installing the machine and simplify the process.
  • a support system for installation in particular for cabling, can be spatial be provided directly on the identified component for the user's guided orientation, in which an installation device can, if necessary, carry out the method steps automatically.
  • the installation device in particular a data processing device according to the invention, can advantageously communicate with individual connection modules and thus enable the installation information to be output.
  • the installation device can have at least one interface for communication.
  • the method further comprises the following step: providing a test function for checking the establishment of the connection and/or a function of the components and/or the operating function and/or a connection state of the connection, preferably the test function initiates the electrical output to the respective connected component.
  • the test function can e.g. B. be provided in a test mode of the connection module. This means that the connection module can have three different modes: an operating mode in the sense of a productive phase, an installation mode in the sense of an installation phase and a test mode in the sense of a test phase or “IO check phase”.
  • the test function can e.g. B.
  • connection points even without a connection to a control device in order to enable an elementary functional test of the associated component. For example, it is checked whether a sensor is connected to the input and/or an actuator to the output. A result of the test can be shown in the optical output, e.g. B. be output via a display element. For example, colors like red can indicate an error.
  • the method includes the following further step: determining a connection state between the connection module and the component in order to determine whether the connection has been established. For this purpose, for example, an electrical connection test can be carried out, through which it can be automatically determined whether the connection module and the component have an electrically conductive connection. Depending on the design, it is conceivable that a circuit is not immediately closed upon connection, especially if the installation has not yet been completed. Therefore, additional or alternative options for determining the connection status can also be provided.
  • determining the connection state may further include: receiving an installation message based on input from the user and/or from the connection module.
  • the installation message received can indicate that the connection of the Connection module was established with the component, preferably with a indicated connection point. Accordingly, it can be checked that the connection point that was displayed was actually connected to the component. It is possible that by detecting the establishment of the connection, e.g. B. documentation is triggered by a manual acknowledgment of a user and/or an automatic acknowledgment by detecting the connection, for example if both sides of a cable have been connected. For example, installation documentation is stored in the documentation. This documentation can be carried out repeatedly if necessary, e.g. B. every time an activity is acknowledged in order to successively build up the documentation of the installation.
  • an installation device can communicate with the connection modules.
  • the control device can optionally be programmed and/or the connection modules can be configured based on the documentation. Due to this circumstance, it may be possible that the connection module does not know beforehand what task it has to carry out in the future machine. This can also be referred to as “unconfigured”.
  • a further advantage within the scope of the invention can be achieved if the operating function initiates the electrical output in the form of an output of an electrical current and/or an electrical voltage to the components.
  • the electrical output can be provided at connection points of the connection module for connecting the components in order to operate the components connected to the connection points. This has the advantage that the connection module enables electrical interconnection of components in the operating mode.
  • the deactivation of the operating function is carried out in order to prevent the component to be connected from being operated during installation.
  • the electrical current and/or the electrical voltage at the respective connection point can at least be reduced in installation mode, in particular in such a way or to such an extent that the operation of the corresponding component is prevented or reduced to a safe level.
  • This has the advantage that the component is not operated inadvertently during installation. It is possible that this reduction can be dispensed with in operating mode.
  • the invention can provide that the connection module has at least one display element to provide an indication of the operating function.
  • the display element comprises, for example, a light source such as a light-emitting diode or the like. It is also possible for the display element to have exactly two lighting states (on and off), with a lighting mode adapting these lighting states in terms of frequency and/or color if necessary.
  • the display element can be arranged on a housing of the connection module in such a way that the display element is visible from the outside to a user.
  • the at least one display element can be assigned to at least one connection point of the connection module, e.g. by being arranged on the housing adjacent to the connection point.
  • the display element can light up in a different lighting mode in the operating mode, such as a different color and/or a different flashing frequency and/or a different brightness than in the installation mode.
  • the operating mode and/or the operating function can thus be clearly signaled and visually separated from the installation mode or the installation function.
  • a function can be provided in the operating mode to repeatedly detect errors and to display the error, such as a broken cable, using the display element. In installation mode and/or test mode, this function may not be used, but instead the display element can be used for another function, in particular for the installation and/or test function.
  • the electrical output at connection points of the connection module is provided for connecting the components.
  • the electrical output at the connection points in the operating mode can be defined by a control device outside the connection module, preferably a PLC.
  • the electrical output at the connection points can be defined by an installation device outside the connection module and the control device.
  • a functional connection to the control device for controlling the components via the connection points is active and/or configured in the operating mode and inactive and/or unconfigured in the installation mode.
  • the installation mode is signaled by at least one display element of the connection module in order to visibly distinguish the installation mode from the operating mode using the at least one display element. For this purpose, a different lighting mode is used, for example.
  • the components comprise at least one connecting element and/or a cable and/or a component and/or an actuator and/or a sensor and/or another connecting module.
  • the components can be designed as actuators and/or sensors which are operated in the operating mode by the electrical output.
  • the actuator can be, for example, a motor or the like.
  • an initiation of an activation of a display element of the connection module by the installation function for outputting the installation information is and/or is synchronized with an output of further installation information in the form of an installation instruction to support a user during the installation.
  • the output of further installation information can include at least one of the following steps:
  • a display of a connection point, in particular a slot, of the electrical component for the installation element on a user interface of a computer wherein the user interface visualizes a digital twin of at least a part of the machine, and preferably visualizes a mechanical and/or an electrical structure of the part of the machine,
  • connection point in particular a slot
  • the electrical component for the installation element using augmented reality and/or using a piece of clothing such as a glove and/or using a detection device and/or using an optical and/or acoustic signal
  • connection point preferably being determined based on the installation specification
  • connection module Initiating an acoustic output, in particular a voice output, of the installation instructions.
  • This enables the user to be informed directly by the installation instructions as to how the component should be connected, ie connected to the connection module.
  • the connection point to which the component is to be connected can be indicated by the display element lighting up.
  • lighting up the display element can make it possible to display a correctly or incorrectly assigned connection point accordingly.
  • the connection module can have several of the display elements, which are assigned to corresponding connection points, e.g. B. by an adjacent arrangement on a connection element.
  • the installation information is output by means of an optical and/or acoustic and/or mechanical signal and/or by means of a vibration.
  • the installation and/or test function determines that a component is connected to the wrong connection point. This can be signaled by the installation information if necessary.
  • a correct connection can be signaled alternatively or additionally.
  • the installation information can, for example, be binary information (e.g. correct connection or incorrect connection).
  • the installation information can also include further information if necessary, e.g. an indication of which connection point would be the correct one according to the installation specifications.
  • text information and/or a graphic can also be output, for example.
  • the installation information can also be displayed on a screen accordingly. It is also conceivable that the installation information is output via a vibration or the like, e.g. via an item of clothing such as a glove worn by the user. It is particularly advantageous if the detection device is integrated into this item of clothing in order to scan an identifier through it.
  • connection module for a decentralized and modular connection of components of a machine, the connection module being designed to carry out the steps of a method according to the invention.
  • the connection module according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to a method according to the invention.
  • a user can be, for example, an installer and/or plant mechanic and/or electrician and/or worker and/or planner and/or mechanical designer or developer and/or electrical designer or developer and/or PLC programmer and/or Commissioning engineer and/or maintenance engineer and/or machine operator. It is possible for the user to use the method according to the invention by making the method available to the user via a computer.
  • a computer program can be executed at least partially by the computer and/or by the connection module and/or another computer in order to carry out the method steps according to the invention.
  • the steps of a method according to the invention can also be carried out multiple times and/or at least partially in parallel, preferably for different connection modules.
  • the steps are at least partially carried out simultaneously for at least two or at least three or at least four users.
  • identifier can be information that can be processed digitally, for example.
  • the respective component can have the identifier in that a physical identification means is provided and/or attached to the component.
  • the components can be, for example, cables or components that are a functional part of the machine.
  • the identifier advantageously comprises a unique and in particular one-to-one identifier. This makes it possible to clearly identify the component using the identifier in connection with the machine and/or other machines and/or the installation of the machine.
  • One or more pieces of information about the component can be assigned to the identifier.
  • the at least one piece of information can comprise at least one of the following pieces of information: at least one piece of status information, the output installation information, an identifier of the identified connection module, at least one of the documentation specifications described in more detail below, such as component type, machine type, system type, user, connection point designation, time stamp date and time, installation duration, address in a bus system, equipment identification, cable length, port assignment, properties of the open cable, temperature, humidity, current project status during assembly, plan deviation and reason.
  • a digital storage of the at least one piece of information associated with the identifier thus makes it possible to create a digital twin of the component. In this way, passive smartification of the component can be enabled.
  • Smartification is understood in particular as the addition of intelligent properties to an industrial product such as a component and/or a part and/or an installation element such as a cable.
  • Information technology can be used to enable connection modules to process data and offer additional added value.
  • Passive smartification can be provided as a corresponding preliminary stage using a passive intelligent component such as an NFC chip (near field communication, abbreviated to NFC) and/or a machine-readable code. This can create a basis for automated recording or for changes and their effects on the function of a machine.
  • NFC chip near field communication, abbreviated to NFC
  • the clear, preferably one-to-one identification in conjunction with access to an external database can enable the active enrichment of information and thus passive smartification.
  • machine devices such as actuators and/or sensors are operated via the installation elements, i.e. preferably controlled and/or read out.
  • a control device such as a PLC (programmable logic controller) can be provided, which can carry out the electrical operation of the devices via the installation elements and connection modules.
  • the control device can be in electrical connection with the connection modules.
  • the installation element can comprise a cable and/or a component, wherein the cable can have at least or exactly one plug connector, and can preferably be assembled on one side, i.e. has a female or male plug on one side and an open end on the other side.
  • the cable can also be assembled on two sides, i.e. the cable has a female or male plug on each side.
  • the at least one piece of installation information may include installation instructions to support a user such as a worker and/or installer during installation.
  • the installation instructions can also include instructions for installation, for example step-by-step instructions.
  • connection point in particular a connection port, which can be provided according to the installation specification for connecting the component with the received identifier, can, for example, via the received identifier from the Installation specification can be queried.
  • the installation specification can enable an electronic query, e.g. B. by means of a database and/or a list and/or the like.
  • connection point on the user interface can, for example, include a graphical representation of the connection points of the component, whereby the connection point which is intended for connecting the component with the received identifier is graphically highlighted.
  • the user interface can be a graphical user interface which is displayed on a screen, preferably of an installation device such as a computer.
  • the computer can be, for example, a portable computer such as a laptop or tablet.
  • the display using augmented reality can be done, for example, by using VR (virtual reality) glasses by a user to display additional information and/or by recording the user's surroundings using a camera and that Camera image is processed to incorporate additional information into the camera image.
  • the additional information includes e.g. B. highlighting the connection point if the physical connection point of the connection module can be seen in the camera image.
  • an acoustic output can also be provided, which includes, for example, controlling a loudspeaker.
  • the acoustic output can, for example, be a voice output through which the connection designation of the connection point is spoken.
  • connection point as a correctly connected connection point in the installation specification.
  • verification can be carried out based on the determination of the connection status. Verification thus makes it possible to assess whether the user has correctly followed the installation instructions.
  • the result of the verification can be used to store the marking in the installation specification.
  • the installation specification can thus be used at a later point in time to check whether the installation specification was followed and/or to what extent the installation deviated from the installation specification.
  • a user can be provided with the option of entering an installation parameter, for example via the user interface and/or an input device such as voice input and/or a keyboard and/or a mouse and/or an electronic item of clothing and/or a touchscreen.
  • an input device such as voice input and/or a keyboard and/or a mouse and/or an electronic item of clothing and/or a touchscreen.
  • At least one of the following steps can be carried out: storing an identification of the connection point as a changed connected connection point in the installation specification, preferably based on an installation parameter entered by the user, in particular a reason or cause for the change, wherein preferably an indication of the cause or cause of the change is also stored, and preferably: initiating a correction of the connection in accordance with the installation specification.
  • the correction can, for example, comprise an adjustment of the installation specification if the new connection is justified and thus contributes advantageously to the desired installation.
  • the method may further comprise the following further step, which step is preferably carried out when verifying the connection:
  • the specified measurement variable can be a reference value, which is compared with the transmitted measurement variable as the current measurement value.
  • the establishment of the connection can, for example, be considered correct and/or complete if the transmitted measurement quantity meets a predefined condition such as exceeding the reference value.
  • the at least one piece of installation information comprises installation instructions to support a user in rebuilding the machine
  • the initiation of the output preferably comprises at least the following step: initiating an output of an installation sequence using the at least one piece of installation information for installing the machine.
  • the installation information can, for example, comprise installation instructions which also specify an installation sequence. This simplifies installation for a user and speeds up installation, since a complex interpretation of a circuit diagram and in particular a connection plan is at least partially no longer necessary.
  • initiating the output includes initiating bidirectional communication with the identified connection module via a bus system.
  • the output can e.g. B. can be triggered by a specific message, preferably a command, being transmitted to the connection module via communication.
  • a computer program can be executed by a data processing device, the data processing device being connected to the bus system.
  • the invention can provide that at least one of the following specifications is received, preferably by the installation message, in order to create a digital twin of the connection module and/or the electrical component based on the received identifier and the identified connection module: component type, machine type, System type, user, connection point designation, time stamp, date and time, installation duration, address in a bus system, equipment identification, cable length, port assignment, properties of the open cable, temperature, humidity, current project status during installation, Deviation from plan and reason.
  • the at least one specification can also be referred to as a documentation specification.
  • the installation message can e.g. B. may have been generated based on an input from a user, whereby the user may have specified at least one specification in the input. It is also possible for the specification to be determined automatically, e.g. B. by the component and/or a data processing device, in particular based on the received identifier. For this purpose, for example, the at least one specification can be stored in the component and/or in the installation element and/or in the connection module.
  • the installation information includes an installation configuration and/or installation documentation, preferably for dismantling and/or rebuilding the machine, which is stored for documentation, preferably stored in a data storage and/or transmitted to the electrical component becomes.
  • the data storage can be designed as a non-volatile data storage in order to reliably enable later evaluation of the installation configuration and/or the installation documentation.
  • the installation configuration and/or the installation documentation can include, for example, the stored identification based on the verification.
  • the installation information comprises a unique identifier which identifies the component and/or the installation element and/or the identified connection module, wherein the installation information is preferably included in the installation specification, in particular in a digitized construction plan ECAD and/or MCAD data is stored, and/or wherein the component is selected from a plurality of similar components based on the identifier and/or the identified connection module is selected from a plurality of similar connection modules.
  • the installation specification thus makes it possible to query the association of the connection modules with the components based on the identifier and/or the identifier.
  • the installation specification can include a link between the identifiers and/or with the identifiers.
  • the identifier can optionally be uniquely assigned to one of the identifiers of the components and/or the identifier can correspond to this identifier.
  • the installation specification includes a predefined specification for a modular and/or decentralized structure of the machine, in particular of the system, preferably based on predetermined ECAD and/or MCAD data, in particular via an interconnection the components such as installation elements in the form of cables and/or components by means of the connection modules, preferably comprising an electrical connection plan, wherein the installation specification is preferably determined by linking the ECAD and MCAD data.
  • the installation specification can therefore include a digital circuit diagram and/or construction plan and/or installation plan of the machine.
  • connection module is carried out on the basis of the identifier in order to transfer the connection modules from a basic configured state, in which the component is preferably configured for bidirectional communication by means of a bus system and/or functional control by a control device, preferably a PLC, is excluded, to a state with an extended configuration for functional control by the control device.
  • a control device preferably a PLC
  • the received identifier makes it possible, in particular, to recognize which installation element has been connected (or is to be connected) to the connection module.
  • This detection can be used to automatically configure the connection modules necessary for the installation, which significantly reduces the configuration effort on a connection module during installation. For example, based on the received identifier and the installation specification, it is determined which of the connection modules is (or will be) connected to the installation element.
  • the connection module can be configured accordingly for this installation element, so that for later functional control by the control device, it is known to the control device that the installation element is connected to this connection module. This allows the control device e.g. B. to operate at least one device of the machine such as an actuator and/or sensor via this connection module and/or the installation element.
  • the invention can also provide a system for computer-aided
  • Installation of spatially decentralized electrical components of a machine comprising a detection device, in particular a scanner such as a Hand scanner or a camera, for providing an identifier of an installation element, preferably a cable or a component, further comprising at least one electrical component, preferably in the form of a connection module for connection to the installation element and further installation elements, and a device for data processing, comprising means for carrying out the steps of a method according to the invention.
  • a detection device in particular a scanner such as a Hand scanner or a camera
  • an identifier of an installation element preferably a cable or a component
  • at least one electrical component preferably in the form of a connection module for connection to the installation element and further installation elements
  • a device for data processing comprising means for carrying out the steps of a method according to the invention.
  • a device for data processing preferably for the connection module, comprising means for carrying out the steps of a method according to the invention, can also be the subject of the invention.
  • the device can be adapted to communicate with the components, in particular modules of the machine, in particular system, preferably without the modules being preconfigured and/or connected to a control device.
  • the identifier is coded in a machine-readable code assigned to the installation element, in particular arranged on it, the machine-readable code being machine-readable by means of the detection device.
  • connection module and/or the components and a computer and/or a control device may be connected to one another via a bus system for bidirectional communication, wherein the bidirectional communication is provided based on a communication protocol for a fieldbus system, in particular based on a ProfiNet, Ethernet/IP, EtherCAT or 802.3 standard, and/or bidirectional communication is provided wired via a bus system or wirelessly via Bluetooth or WLAN, based on a standard in accordance with IEEE 802.11 or based on a mobile telecommunications standard.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer such as the data processing device according to the invention, preferably the connection module, cause the computer to carry out the steps of a method according to the invention.
  • a computer such as the data processing device according to the invention, preferably the connection module
  • the computer program according to the invention thus brings with it the same advantages as those described in detail with reference to a method according to the invention.
  • the computer program can be implemented as a firmware of the connection module.
  • a further method for a computer-aided installation of spatially decentralized electrical components such as connection modules of a machine can also be the subject of the invention, in which the installation is carried out by at least two users simultaneously and/or at least partially at the same time.
  • a handover between the different users can be provided.
  • a processing status of the respective user can be digitally documented automatically and in real time. In this way, the two or more users can work on different areas of the machine at the same time without endangering the integrity of the electrical installation or having to carry out lengthy coordination processes.
  • installation instructions can be assigned to the respective user and documented digitally.
  • relevant information can be collected during the installation process.
  • the information collected includes, for example:
  • a user-specific identifier and role access and editing permissions, qualification level if applicable), and/or
  • a last user (unique user ID) and the time of the last edit by the user, and/or;
  • a last identified fastener preferably a scanned component, and a machine area for which the fastener or component is intended.
  • At least two users carry out the installation of spatially decentralized electrical components, preferably connection modules, of a machine.
  • Each user can log in via the user interface of a computer, preferably a portable computer, and then select, for example, a work order to be processed in order to begin the installation.
  • the selection of a work order or installation instruction blocks it for the other users.
  • Each of the users can log in and make the selection on their own computer.
  • the computers are connected to each other and/or to a server, for example, via a network in order to synchronize the selection with each other.
  • Fig. 1 A central connection in a machine using a control cabinet.
  • Fig. 2 A decentralized interconnection according to embodiments of the invention.
  • FIG. 3 A schematic representation of parts of a system according to embodiments of the invention.
  • FIG. 4 A schematic representation of details of a method according to exemplary embodiments of the invention.
  • Fig. 5 A schematic representation of steps of a method according to embodiments of the invention.
  • a central interconnection by means of a control cabinet 9 is shown schematically in order to contrast this with a decentralized interconnection by means of spatially decentrally arranged electrical connection modules 4 of a machine 1 in Fig. 2.
  • connection modules 4 can be used in the decentralized connection in FIG. 2.
  • the connection modules 4 can be provided in a decentralized and distributed manner in the vicinity of the devices 5.
  • connection modules 4 thus only partially interconnect the devices 5, with the connection modules 4 together or, for example, one and/or more connection modules 4 each carrying out the entire interconnection via one and/or more hubs 6.
  • a master module 3 can be connected upstream of several of the individual connection modules 4. It is also possible for the interconnection to be further subdivided using at least one hub 6.
  • a system 2 which can be provided for a computer-aided installation of spatially decentrally arranged electrical connection modules 4 of a machine 1.
  • the system 2 can comprise a detection device 22, in particular a scanner 22 or a camera 22, for providing an identifier 11 of an installation element 10, preferably a cable 11 or a component 11.
  • the system 2 can have at least one electrical connection module 4 for connection to the installation element 10 and other installation elements 10.
  • a device 30 for data processing can also be part of the system 2, wherein this data processing device 30 Means for carrying out the steps of a method 100 according to embodiments of the invention.
  • the identifier 11 can be encoded in a machine-readable code 12 assigned to the installation element 10, in particular arranged on it, wherein the machine-readable code 12 is designed to be machine-readable by means of the detection device 22. It is thus possible for a user to scan the code 12 by means of the detection device 22 and thus to transmit the identifier 11 to the data processing device 30.
  • connection modules 4 and at least one computer 30, 31 and/or a control device 8 can each be connected to one another via a bus system 21 for bidirectional communication, wherein the bidirectional communication can be provided based on a communication protocol for a fieldbus system, in particular based on a ProfiNet -, Ethernet/IP or 802.3 standards, and/or bidirectional communication can be provided wired via a bus system 21 or wirelessly via Bluetooth or WLAN, based on a standard according to IEEE 802.11 or based on a mobile telecommunications standard.
  • the connection module 4 can also be connected to a power supply 13.
  • a computer program 20 which includes instructions which, when the program is executed by a computer 30, cause the computer 30 to carry out the steps of the method 100 according to exemplary embodiments of the invention.
  • Fig. 5 shows a method 100 for operating a connection module 4 in a computer-aided installation of a machine 1.
  • the connection module 4 can be designed for a decentralized and modular connection of components - such as the installation elements 10 - of the machine 1.
  • provision of an installation function of the connection module 4 for the installation of the machine 1 can be provided, wherein the installation function initiates an output of installation information to support the establishment of the connection of the components.
  • the output of the installation information can include initiating an optical output.
  • a second method step 102 provision of a An operating function of the connection module 4 can be provided for operating the installed machine 1, the operating function initiating an electrical output to the connected components.
  • an installation mode can be initiated in the connection module 4, the operating function being deactivated and the installation function being activated.
  • a test mode is initiated in which a test function is carried out to check that the connection has been established correctly.
  • the method 100 may also provide at least one of the following support options:
  • Initiating the optical output can include initiating activation of a display element 41 shown in FIG. 3 on the electrical component 4 in order to display a connection point 42, in particular a slot 42, for the installation element 10 to be connected in the installation mode through the display element 41.
  • initiating the output can include initiating a display of a connection point 42, in particular a slot 42, of the connection module 4 for the installation element 10 on a user interface 32 of a computer 31.
  • the user interface 32 can visualize a digital twin of at least part of the machine 1, and preferably a mechanical and/or an electrical structure of the part of the machine 1.
  • connection point 42 in particular a slot 42, of the connection module 4 for the installation element 10 using augmented reality and/or an output of the installation instructions as an instruction for the user to connect the installation element 10 to a specific connection point 42 of the connection module 4, the connection point 42 preferably being determined based on the installation specification 200.
  • an acoustic output of the installation instructions can also be provided so that a user can follow the installation instructions without seeing the computer 31.
  • z. B an identifier of the connection module 4 and / or the corresponding connection point 42 is output verbally.
  • the installation information includes an installation configuration and/or installation documentation, which is stored in a data storage 33 and/or transmitted to the connection module 4.
  • the relevant information that the installation documentation may include includes, for example:
  • the installation documentation can, for example, B. at least one of the following information can be documented: work steps of the user with additional information about the work steps such as a processing time, which machine is being worked on, which user, for example which installer or mechanic, carried out the work and when, which component is wired and/or been wired, the assembly step has been completed, which port/connection point was used, are there open cables and what are the properties of the open cable, e.g. length, environmental parameters, e.g. temperature, humidity, current project status, protection class, e.g. IP67, the user can also In the event of deviations from the plan, especially workers, enter the reason for the deviation from the plan.
  • the installation documentation can, for example, be stored in a database. If necessary, a user can trigger the documentation with physical actions (keystroke, screen, double click).
  • an evaluation unit can be provided which evaluates the documented information, preferably the user's processing times for the respective work steps.
  • An artificial intelligence method can also be used for this, which, for example, optimizes the results of the evaluation unit.
  • the results show the user optimization potential in order to make a machine more efficient in the future, to optimize components or assemblies and to improve assembly and dismantling processes. Furthermore, the comments are taken into account in the event of deviations from the plan.
  • connection module 4 that is not preconfigured or connected to a PLC. This avoids errors that can arise from using connection modules 4 that are externally identical but configured differently. Due to the communication capability of these components and the integration of all relevant information, the system can also be used to guide the user when installing the automation technology. The systematic collection and documentation of all relevant information, such as the components used, the execution of installation and maintenance tasks or problems that have occurred, also lead to secure knowledge about the current system status. By automatically collecting and assigning this information, the process is significantly accelerated and human installers are relieved of the documentation task. Through the automated collection and storage of information to be documented information, the risk of missing and/or incorrect documentation can be significantly reduced.
  • FIG. 4 a method 100 according to exemplary embodiments of the invention is visualized with further details.
  • a user can first carry out a user registration 301 via an installation device 31 shown in FIG. 3, i.e. a computer 31, such as a tablet or laptop.
  • the user can use a graphical user interface 32, which is provided by the computer 31.
  • a project selection 302 can also be made via the user interface 32, through which, for example, an installation specification 200 is loaded for a desired project. This makes it possible to initiate a start 303 for instructions for the user to install the machine 1 using at least one installation instruction.
  • a representation 304 of the last step carried out can first take place, for example the last installation instructions and/or another instruction for the installation.
  • an identification 305 of an installation element 10 can be carried out by the user, for which the user uses, for example, a detection device 22 such as a hand scanner for scanning an identification means 12 on the installation element 10.
  • the identifier 11 can then be determined and transmitted to the computer 31 and/or a device 30 for data processing.
  • the connection module 4 and the connection point 42 to which the installation element 10 is to be connected can then be identified.
  • the installation specification 200 includes, for example, a matrix in which various installation elements 10 are assigned to the connection modules 4.
  • the installation instructions can then inform the user which of the connection modules 4 was identified.
  • Signal transmission 306 from the data processing device 30 to the connection module 4 is enabled.
  • the user can then establish a connection 307 between the installation element 10 and the connection module 4.
  • the installation specification 200 can be used to confirm 308 that the installation has been carried out correctly.
  • at least partially automated documentation 309 of the correct installation and documentation 310 of the completion of the work step in the installation specification 200 is possible. This can be done, for example, by a representation 311 in a machine overview with a green tick or, for example, by displaying the relevant Connection can be made in an electrical circuit diagram and presented to the user via the user interface 32.
  • An installation element 312 can then be identified again.
  • the user can then establish a connection between the installation element and a device, such as an actuator and/or a hub and/or a sensor (not shown). Correct assembly can be confirmed using installation specification 200. Then, at least partially automated documentation of correct assembly and documentation of completion of the work step in installation specification 200 is possible. This can be done, for example, by displaying it in a machine overview with a green check mark or, for example, by displaying the connection in question in an electrical circuit diagram and presenting it to the user via user interface 32. These work steps correspond in principle to work steps 307 to 311.
  • aspects have been described in connection with a device, it is clear that these aspects also represent a description of the corresponding method, where an element or device corresponds to a method step or a feature of a method step. Analogously, aspects that are described in connection with a method step also represent a description of a corresponding block or element or feature of a corresponding device.
  • Embodiments of the invention may be implemented on a computer system.
  • the computer system may be a local computing device (e.g.
  • the computer system may be a distributed computer system (e.g., a personal computer, laptop, tablet computer, or mobile phone) with one or more processors and one or more storage devices, or a distributed computer system (e.g., a cloud computer system with one or more processors and one or more storage devices distributed at different locations, e.g., a local client and/or one or more remote server farms and/or data centers).
  • the computer system may include any circuit or combination of circuits.
  • the computer system may include one or more processors of any type.
  • processor may refer to any type of computing circuit, such as a microprocessor, a microcontroller, a complex instruction set computing (CISC) microprocessor, a reduced instruction set computing (RISC) microprocessor, a very long instruction word (VLIW) microprocessor, a graphics processor, a digital signal processor (DSP), a multi-core processor, a field programmable gate array (FPGA), or any other type of processor or processing circuit.
  • CISC complex instruction set computing
  • RISC reduced instruction set computing
  • VLIW very long instruction word
  • DSP digital signal processor
  • FPGA field programmable gate array
  • circuitry may be a custom circuit, an application specific integrated circuit (AsIC), or the like, such as one or more circuits (e.g., a communications circuit) for use in wireless devices such as cellular phones, tablet computers, laptop computers, two-way radios, and similar electronic systems.
  • the computer system may include one or more memory devices, which may include one or more memory elements suitable for the particular application, such as a flash memory or a memory card.
  • B. a main memory in the form of random access memory (RAM), one or more hard disks, and/or one or more disk drives that handle removable storage devices such as compact disks (CDs), flash memory cards, digital video disks (DVDs), and the like.
  • RAM random access memory
  • CDs compact disks
  • DVDs digital video disks
  • the computer system may also include a display device, one or more speakers, and a keyboard and/or a control device, which may include a mouse, a trackball, a touch screen, a voice recognition device, or other device that enables a system user to enter information into and receive information from the computer system.
  • a display device one or more speakers
  • a keyboard and/or a control device which may include a mouse, a trackball, a touch screen, a voice recognition device, or other device that enables a system user to enter information into and receive information from the computer system.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device, such as a processor, a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key method steps may be performed by such a device.
  • a hardware device such as a processor, a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the key method steps may be performed by such a device.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be carried out using a non-transferable storage medium such as a digital storage medium, for example a floppy disk, a DVD, a Blu-Ray, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, on which electronically readable control signals are stored that interact (or can interact) with a programmable computer system, such as that the respective procedure is carried out. Therefore, the digital storage medium can be computer-readable.
  • Some embodiments of the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interoperating with a programmable computer system to perform one of the methods described herein.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product with program code, the program code being used to perform one of the methods when the computer program product is running on a computer.
  • the program code can, for example, be stored on a machine-readable medium.
  • inventions include the computer program for carrying out one of the methods described here stored on a machine-readable medium.
  • one embodiment of the present invention is therefore a computer program having program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the present invention is therefore a storage medium (or a data carrier or a computer-readable medium) on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is stored when executed by a processor.
  • the data carrier, the digital storage medium or the recorded medium is typically tangible and/or non-transferable.
  • a further embodiment of the present invention is a device as described herein, comprising a processor and the storage medium.
  • a further embodiment of the invention is therefore a data stream or a sequence of signals that represent the computer program for carrying out one of the methods described herein.
  • the data stream or the signal sequence can, for example, be designed such that it can be transmitted via a data communication connection, e.g. via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing agent, e.g. B. a computer or programmable logic device configured or adapted to perform any of the methods described herein.
  • a processing agent e.g. B. a computer or programmable logic device configured or adapted to perform any of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program for carrying out one of the methods described herein is installed.
  • Another embodiment of the invention includes a device or system configured to transmit (e.g., electronically or optically) a computer program to a receiver for performing one of the methods described herein.
  • the receiver can be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or the like.
  • the device or system may, for example, include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device e.g., a field programmable gate array
  • a field programmable gate array may work with a microprocessor to perform any of the methods described herein. In general, the methods are preferably performed by any hardware device.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben eines Verbindungsmoduls (4) bei einer computer-gestützten Installation einer Maschine (1), insbesondere einer Anlage (1), wobei das Verbindungsmodul (4) für eine dezentrale und modulare Verbindung von Komponenten der Maschine (1) ausgeführt ist, wobei das Verfahren (100) die nachfolgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Installationsfunktion des Verbindungsmoduls (4) für die Installation der Maschine (1), wobei die Installationsfunktion eine Ausgabe einer Installationsinformation für eine Unterstützung einer Herstellung der Verbindung der Komponenten initiiert; Bereitstellen einer Betriebsfunktion des Verbindungsmoduls (4) für einen Betrieb der installierten Maschine (1), wobei die Betriebsfunktion eine elektrische Ausgabe an die verbundenen Komponenten initiiert; und Initiieren eines Installationsmodus bei dem Verbindungsmodul (4), wobei die Betriebsfunktion deaktiviert, und die Installationsfunktion aktiviert wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Verbindungsmoduls
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Planung und Montage von Maschinen wie Automatisierungsanlagen, und insbesondere ein Betreiben eines Verbindungsmoduls bei einer computer-gestützten Installation einer solchen Maschine.
Hintergrund
Die Komplexität und Vielfalt von Automatisierungsanlagen, die entwickelt, geplant, installiert, gewartet, und repariert werden müssen, wird immer größer. In allen Phasen des Lebenszyklus einer solchen Anlage wie der Entwicklung/Planung, Produktion, Inbetriebsetzung, Betrieb und Wartung wird eine effiziente und effektive Unterstützung für einen Installateur oder Planer durch eine umfangreiche und vor allem vollständige Dokumentation immer wichtiger. Diesem Anspruch wird die in der Praxis vorliegende Dokumentation, beispielsweise in Form von Schaltplänen, allerdings nicht immer gerecht, da durch schlecht aufeinander abgestimmte Arbeitsprozesse oder durch die Verwendung von schlecht aufeinander abgestimmten Dokumentationstools Installationsaktivitäten nicht ausreichend oder nicht vollständig eingetragen werden. Diese bekannten Umstände führen zwangsläufig zu Dokumentationslücken in der Anlagendokumentation, was eine zuverlässige Wartung oder Reparatur einer Anlage erschwert bzw. im schlimmsten Fall unmöglich macht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Nachteile des Stands der Technik hinsichtlich der Installation von Maschinen zumindest zu reduzieren. Es ist insbesondere eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein computer-gestütztes Verfahren und ein System bereitzustellen, um eine einfachere, schnellere, sichere und fehlerfreie Installation von elektrischen Komponenten zu ermöglichen und dabei die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.
Beschreibung der Erfindung
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, ein Verbindungsmodul, ein Computerprogramm sowie eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein, vorzugsweise computerimplementiertes, Verfahren zum Betreiben eines Verbindungsmoduls bei einer computer-gestützten Installation einer Maschine, insbesondere einer Anlage. Dabei kann das Verbindungsmodul für eine dezentrale und modulare Verbindung von Komponenten der Maschine ausgeführt sein. Für die Installation der Maschine kann es vorgesehen sein, dass mehrere Verbindungsmodule räumlich dezentral angeordnet werden. Somit kann das Verfahren auch zur computer-gestützten, insbesondere elektrischen, Installation von mehreren räumlich dezentral angeordneten Verbindungsmodulen und/oder der damit zu verbindenden Komponenten der Maschine vorgesehen sein.
Die Maschine kann als wenigstens eine der nachfolgend genannten Maschinen ausgebildet sein:
Eine Automatisierungsanlage, Eine Produktionsanlage,
- Eine Logistikanlage,
- Eine Produktionsstraße,
- Ein Bearbeitungszentrum,
Ein Industrieroboter,
Eine Fertigungsanlage, Ein Aggregat, Ein Elektrogerät.
Insbesondere kann die Maschine dabei als eine Maschine mit modularem Charakter oder auch als mobile oder bewegliche Maschine ausgebildet sein, bei welcher einzelne Teile der Maschine modular gemäß einer Installationsvorgabe installiert werden. Diese Installation erfolgt zumindest teilweise manuell durch einen Benutzer wie einen Werker.
Das Verbindungsmodul kann ein elektrisches Verbindungsmodul sein, welches es ermöglicht, dezentral die Komponenten der Maschine zu verschalten. Ferner kann das Verbindungsmodul mit einer Steuerungsvorrichtung wie einer SPS verschaltet werden, damit die Steuerungsvorrichtung im Betriebsmodus die mit dem Verbindungsmodul verbundenen Komponenten ansteuern und somit einen Betrieb der Maschine ermöglichen kann. Dabei kann die Steuerungsvorrichtung auch mit mehreren weiteren, dezentralen Verbindungsmodulen verbunden sein, um auch darüber die jeweils verbundenen Komponenten der Maschine anzusteuern. Auf diese Weise kann eine dezentrale Verschaltung der Komponenten über die Verbindungsmodule mit der Steuerungsvorrichtung bereitgestellt werden.
Ferner kann ein Verbindungsmodul vorzugsweise mehrere Anschlussstellen aufweisen, wobei an jeder der Anschlussstellen eine Komponente angeschlossen und somit mit dem Verbindungsmodul verbunden werden kann. Bspw. kann ein Verbindungsmodul mindestens zwei oder mindestens vier oder mindestens acht oder mindestens 10 Anschlussstellen aufweisen. Den Anschlussstellen kann jeweils ein Anzeigeelement zugeordnet sein. Auch ist es möglich, dass die Anschlussstellen mehrere Pins aufweisen, um elektrische Signal an die Komponente zu übertragen und/oder von der Komponente zu empfangen. Es ist möglich, dass auf diese Weise ein Betriebsstrom für die Komponente bereitgestellt und/oder ein Datenaustausch mit der Komponente durchgeführt wird. Auch ist es möglich, dass Komponenten wie Aktoren oder Sensoren selbst keine Schnittstelle zu einem Bussystem aufweisen, aber das Verbindungsmodul über das Bussystem dazu angesteuert werden kann, eine Komponente über die Anschlussstelle zu steuern und/oder auszulesen.
Die Komponenten sind vorzugsweise als elektrische Komponente ausgeführt, welche jeweils eine Aufgabe für den Betrieb der Maschine wahrnehmen können. Bspw. können die Komponenten Installationselemente umfassen, wie Kabel oder dergleichen, um einen Aktor und/oder ein Sensor und/oder ein anderes Bauteil mit dem Verbindungsmodul elektrisch zu verbinden. Ebenfalls können die Komponenten wenigstens ein Bauteil und/oder wenigstens einen Sensor und/oder wenigstens einen Aktor umfassen. Auch ein Verbindungsmodul kann als Komponente bezeichnet werden. Auch ist es denkbar, dass Verbindungsmodule miteinander verschaltet werden, bspw. in der Struktur einer Master-Slave-Verschaltung. Daher können die Komponenten auch weitere Verbindungsmodule umfassen. In diesem Fall kann z. B. von einer Modul-Modul oder Modul-Hub-Punkt-Verbindung gesprochen werden. Die Verbindungsmodule können entsprechend auch ein Hub umfassen. Auch ist es möglich, dass die Verbindungsmodule Mastermodule und Slavemodule umfassen, sodass eine Master-Slave-Verschaltung möglich sein kann. Die Verbindungsmodule können eine dezentrale und modulare Verbindung der Komponenten wie der Installationselemente ermöglichen.
Dezentral kann sich dabei darauf beziehen, dass die Verbindungsmodule zumindest teilweise einen zentralen Schaltschrank ersetzen, indem die Verbindungsmodule zwar jeweils nur einen Teil der Verbindungen für die Maschine bereitstellen, diese Verbindungen aber dezentral im Feld ermöglichen. Bei einer zentralen Topologie, also bspw. einem zentralisierten Schaltschrankkonzept, wird insbesondere von einer Punkt-zu-Punkt- Verbindung gesprochen, d.h. der Startpunkt, die Verbindung und der Endpunkt sind klar definiert. Im Gegensatz dazu ist es bei dezentralen Anwendungen möglich, bzw. kann sogar oftmals notwendig sein, zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt mehrere Komponenten anzuordnen oder zu verbinden.
Grundsätzlich können bei einer Maschine bspw. die folgenden Komponenten vorgesehen sein: Geräte wie Aktoren und/oder Sensoren, die Verbindungsmodule, Installationselemente, bspw. zur Verkabelung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann die nachfolgenden Schritte umfassen, welche vorzugsweise nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, wobei die Schritte auch wiederholt und/oder automatisch ausgeführt und/oder für weitere Verbindungsmodule der Maschine vorgesehen sein können:
Bereitstellen einer Installationsfunktion des Verbindungsmoduls für die Installation der Maschine, vorzugsweise einzelner Komponenten, wobei die Installationsfunktion eine, vorzugsweise optische, Ausgabe einer Installationsinformation für eine Unterstützung einer Herstellung der Verbindung der Komponenten initiieren kann,
Bereitstellen einer Betriebsfunktion des Verbindungsmoduls für einen Betrieb der installierten Maschine, wobei die Betriebsfunktion eine elektrische Ausgabe an die verbundenen Komponenten initiieren kann, vorzugsweise an die Komponenten, welche ordnungsgemäß mit dem Verbindungsmodul verbunden sind,
Initiieren eines Installationsmodus bei dem Verbindungsmodul, wobei die Betriebsfunktion deaktiviert, und die Installationsfunktion aktiviert wird.
Im Installationsmodus können in anderen Worten automatisch die Betriebsfunktion deaktiviert und die Installationsfunktion aktiviert werden, um anstelle der elektrischen Ausgabe für den Betrieb der installierten Maschine die Unterstützung der Herstellung der Verbindung für die Installation bereitzustellen. Damit kann das Verbindungsmodul selbst dazu beitragen, einen Benutzer bei der Installation der Maschine zu unterstützen und somit die Installation vereinfachen und sicherer zu gestalten. Die Verfahrensschritte können hierzu durch das Verbindungsmodul zumindest teilweise oder vollständig selbst ausgeführt werden, z. B. durch eine Firmware des Verbindungsmoduls. Dabei kann das Initiieren des Installationsmodus (und das damit verbundene Deaktivieren bzw. Aktivieren der Funktionen) von außen ausgelöst werden, z. B. durch eine Installationsvorrichtung wie einen mobilen Computer mit einer Software zur Unterstützung und Anleitung des Benutzers bei der Installation. Das Auslösen kann z. B. durch eine Daten- und/oder elektrische Verbindung der Installationsvorrichtung mit dem Verbindungsmodul möglich sein. Das Auslösen kann dabei auch durch eine Verbindung zur Energieversorgung vorgesehen sein, sodass eine separate Datenverbindung hierzu nicht zwingend benötigt wird.
Die Installationsfunktion kann als eine Unterstützungsfunktion für die Herstellung der Verbindung und damit für die Installation vorgesehen sein. Eine weitere Unterstützungsfunktion für die Installation kann eine Prüffunktion sein, bei welcher geprüft wird, ob die Verbindung vollständig und/oder entsprechend einer Installationsvorgabe hergestellt wurde.
Bspw. ist es möglich, dass die Prüffunktion in einem Prüfmodus der Verbindungsmoduls ein Vorliegen eines Fehlers wie eines Installations- und/oder Anschlussfehlers detektiert. Hierzu können der Prüfmodus und die Prüffunktion ggf. automatisch oder manuell nach der Herstellung der Verbindung der Komponente mit dem Verbindungsmodul initiiert werden. Der Fehler kann z. B. ein Anschluss der richtigen Komponente an die falsche Anschlussstelle oder der Anschluss der falschen Komponente an die richtige Anschlussstelle sein. So ist es möglich, dass ein Benutzer die Komponente in der Form eines Aktors fälschlicherweise an eine Anschlussstelle des Verbindungsmoduls anschließt, welche fehlerhaft als ein Eingang und nicht (wie es richtig sein sollte) als ein Ausgang ausgeführt ist. Auch ist es möglich, dass ein Benutzer die Komponente in der Form eines Sensors fälschlicherweise an eine Anschlussstelle des Verbindungsmoduls anschließt, welche fehlerhaft als ein Ausgang und nicht (wie es sein sollte) als ein Eingang ausgeführt ist. Ebenfalls ist es denkbar, dass der Benutzer eine solche Komponente an eine Anschlussstelle anschließt, welche gemäß Installationsvorgabe nicht für diese Anschlussstelle vorgesehen ist. Auch ist es denkbar, dass das Anschließen mechanisch und/oder elektrisch unvollständig erfolgt. In diesen Fällen kann das Anschließen, d. h. das Verbinden der Komponente mit dem Verbindungsmodul, einen Fehler darstellen, welcher durch die Prüffunktion detektiert werden kann. Hierzu kann die Prüffunktion vorteilhafterweise über die Anschlussstelle einen Signal- und/oder Datenaustausch mit der Komponente initiieren, um zu ermittelt, welche Komponente an der Anschlussstelle angeschlossen ist. Bspw. übersendet die Komponente eine Information wie eine Bezeichnung über ihre Identität an das Verbindungsmodul. Das Verbindungsmodul kann diese Information dann ggf. an eine Installationsvorrichtung weiter übertragen, damit die Information mit der Installationsvorgabe abgeglichen wird. Falls basierend auf dem Abgleichen der Fehler detektiert wird, kann dies über die Prüffunktion durch die optische Ausgabe einem Benutzer mitgeteilt werden. Hierzu kann z. B. eine farbliche Ausgabe über wenigstens ein Anzeigeelement als optische Ausgabe vorgesehen sein, z. B. in Rot, Gelb und Grün oder weiteren Farben. Daher kann die optische Ausgabe im Prüfmodus zur Anzeige eines Ergebnisses der Detektion und somit der Prüfung dienen.
Es ist denkbar, dass der Prüfmodus automatisch nach dem Installationsmodus initiiert wird, wenn die Verbindung der Komponente mit dem Verbindungsmodul hergestellt wurde. Auf diese Weise kann nach der Herstellung der Verbindung automatisch die Prüffunktion aktiviert werden. Bspw. kann die Initiierung des Prüfmodus dadurch ausgelöst werden, dass ein Benutzer die Herstellung der Verbindung und somit die Durchführung der Installationshandlung quittiert, z. B. durch eine Benutzereingabe. Diese Benutzereingabe kann bspw. an einem Computer wie der Installationsvorrichtung und/oder durch eine Eingabevorrichtung wie ein Touchscreen und/oder ein elektronisches Kleidungsstück wie ein Handschuh erfolgen.
Auch ist es möglich, dass durch die Prüffunktion eine Abweichung von der Installationsvorgabe, insbesondere eine abweichende Verbindung einer Komponente an das Verbindungsmodul, vorzugsweise an eine abweichende Anschlussstelle, detektiert wird. Es kann dann vorgesehen sein, dass der abweichende Anschluss in der Installationsvorgabe dokumentiert und/oder das Verbindungsmodul basierend auf der detektierten Abweichung umkonfiguriert wird. Wenn z. B. der Benutzer einen Aktor fälschlicherweise an einen Eingang als Anschlussstelle angeschlossen hat, kann es sein, dass dies durch die Prüffunktion festgestellt und eine Umkonfiguration des Eingangs in einen Ausgang oder Hybridanschluss am Verbindungsmodul vorgenommen wird. In anderen Worten kann nach der Detektion der Abweichung unter Beibehaltung der physischen Verbindung softwarebasiert die Anschlussstelle umkonfiguriert werden.
Die optische Ausgabe kann im Installationsmodus zur Ausgabe der Installationsinformation dienen. Ferner kann die optische Ausgabe in einem Betriebsmodus des Verbindungsmoduls zur Bereitstellung der Betriebsfunktion dienen. Zum Beispiel kann im Betriebsmodus - also bspw. nach einer vollständigen Prüfung und Fehlerfreiheit der Maschine, die optische Ausgabe einen aktuellen Signalstatus einer zugeordneten Anschlussstelle repräsentieren. Der Signalstatus bezieht sich dabei auf einen Status der elektrischen Ausgabe, und indiziert vorzugsweise, ob die elektrische Ausgabe über die Anschlussstelle aktuell vorliegt. Der Signalstatus kann sich dabei im Betriebsmodus (insbesondere ausschließlich) über eine Steuerungsvorrichtung definieren. Auch ist es möglich, dass die Steuerungsvorrichtung in einem Fehlerfall Diagnosemeldungen vom Verbindungsmodul erhält. Um den Signalstatus zu repräsentieren, kann ein Anzeigeelement z. B. in unterschiedlichen Farben aufleuchten, z. B. in Rot, Gelb, und Grün. Im Installationsmodus kann hingegen vorgesehen sein, dass die Anschlussstelle, vorzugsweise die Pins an der Anschlussstelle, kein elektrisches Signal führen. Das jeweilige Anzeigeelement kann dann anzeigen, wo die Komponente, z. B. ein Verbindungselement wie ein Steckverbinder, angeschlossen werden soll. Vorzugsweise lässt sich dabei bereits an der optischen Ausgabe durch die Anzeigeelemente erkennen, dass sich das Verbindungsmodul im Installationsmodus befindet (z. B. durch ein Blinken oder unterschiedliche Farben).
Durch das Umschalten in einen Installationsmodus kann ferner der Vorteil erzielt werden, dass eine Verknüpfung zwischen der optischen Ausgabe und der elektrischen Ausgabe flexibel verwendet werden kann. Ebenfalls ist es möglich, dass im Installations- und/oder Prüfmodus weitere Installationsfunktionen über die optische Ausgabe bereitgestellt werden. Nachfolgend werden einige Installationsfunktionen beispielhaft genannt. So können über die optische Ausgabe freie Anschlussplätze für die Verbindung mit einer Komponente aufgezeigt werden. Auch ist es denkbar, dass die für die Verbindung verwendete Anschlussstelle daraufhin automatisch entsprechend dokumentiert wird, z. B. in der Installationsvorgabe. Zudem kann ggf. im Prüfmodus die verbundene Komponente wie ein Gerät, z. B. ein Aktor oder Sensor, automatisch erkannt werden. Basierend auf dieser Erkennung können Anschlussstellen ggf. neu vergeben und dies entsprechend dokumentiert werden, z. B. in der Installationsvorgabe. Es ist auch möglich, dass Komponenten nichts fest entsprechend der Installationsvorgabe an die dafür vorgesehene Anschlussstelle angeschlossen werden müssen, sondern bei einem davon abweichenden Anschluss dies abhängig von der Erkennung nachträglich in der Installationsvorgabe angepasst wird. Die jeweilige Installationsfunktion kann zumindest teilweise durch eine Installationsvorrichtung bereitgestellt werden, welche mit dem Verbindungsmodul in Datenverbindung steht.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verbindungsmodul wenigstens ein Anzeigeelement aufweist, um eine Anzeige für die Betriebsfunktion bereitzustellen. Dabei kann das wenigstens eine Anzeigeelement jeweils einer Anschlussstelle des Verbindungsmoduls für die Verbindung mit einer jeweils zu verbindenden Komponente zugeordnet sein. Das Anzeigeelement ist bspw. ein elektrisches Bauelement wie eine Leuchtdiode. Ferner kann das Verfahren, insbesondere für die Herstellung der Verbindung der Komponenten im Installationsmodus, den nachfolgenden Schritt umfassen: Initiieren einer Aktivierung des Anzeigeelements durch die Installationsfunktion zur Ausgabe der Installationsinformation, um die Anschlussstelle für die jeweils zu verbindende Komponente anzuzeigen. Somit kann die Installationsinformation eine Unterstützung und/oder eine Installationsanweisung sein, um einen Benutzer darauf hinzuweisen, an welcher Anschlussstelle die zu verbindende Komponente angeschlossen werden soll.
Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Initiieren der Aktivierung des Anzeigeelements auf folgende Schritte basiert, um die Ausgabe der Installationsinformation basierend auf einem empfangenen Identifikator und einer Installationsvorgabe zu initiieren:
Bereitstellen der, insbesondere digitalen, Installationsvorgabe, welche eine Zuordnung des Verbindungsmoduls und weiteren räumlich dezentral angeordneten Verbindungsmodule der Maschine mit den Komponenten spezifiziert,
Empfangen des, insbesondere digitalen, Identifikators der jeweils zu verbindenden Komponente, wobei die Komponente in der Form eines Installationselements, vorzugsweise eines Kabels oder eines Bauteils, oder einer sonstigen Komponente ausgeführt ist, wobei vorzugsweise der Identifikator von einer Detektionsvorrichtung empfangen wird, welche hierzu zuvor ein physisch vorliegendes Identifikationsmittel wie einen maschinenlesbaren Code eingelesen hat und den Identifikator auf Basis des eingelesenen Identifikationsmittels generiert hat,
Identifizieren der jeweils zu verbindenden Komponente und/oder des zur Verbindung zugeordneten Verbindungsmoduls anhand der bereitgestellten Installationsvorgabe vorzugsweise durch ein Abfragen der elektrischen Komponente und/oder des Verbindungsmoduls aus der Installationsvorgabe anhand des Identifikators, bevorzugt aus einer Liste und/oder Datenbank der Installationsvorgabe.
Anschließend kann die Ausgabe der wenigstens einen Installationsinformation basierend auf dem empfangenen Identifikator und der identifizierten Komponente und/oder des identifizierten Verbindungsmoduls erfolgen, wobei vorzugsweise die Ausgabe eine visuelle und/oder akustische Ausgabe an einen Benutzer umfasst. Damit ermöglicht das Verfahren eine einfachere, schnellere und fehlerfreie Zuordnung von Verbindungsmodulen zu Komponenten und/oder umgekehrt und kann damit einen Benutzer für die Installation der Maschine wesentlich unterstützen und den Prozess vereinfachen. Ferner kann auf diese Weise ein Unterstützungssystem zur Installation, insbesondere zur Verkabelung, räumlich direkt an der identifizierten Komponente zur geführten Orientierung des Benutzers bereitgestellt werden, bei welchem eine Installationsvorrichtung die Verfahrensschritte ggf. automatisiert ausführen kann. Die Installationsvorrichtung, insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Datenverarbeitung, kann dabei vorteilhafterweise mit einzelnen Verbindungsmodulen kommunizieren und damit die Ausgabe der Installationsinformation ermöglichen. Hierzu kann die Installationsvorrichtung wenigstens eine Schnittstelle für die Kommunikation aufweisen.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner den nachfolgenden Schritt umfasst: Bereitstellen einer Prüffunktion zur Prüfung der Herstellung der Verbindung und/oder einer Funktion der Komponenten und/oder der Betriebsfunktion und/oder eines Verbindungszustands der Verbindung, wobei vorzugsweise die Prüffunktion die elektrische Ausgabe an die jeweils verbundene Komponente initiiert. Die Prüffunktion kann z. B. in einem Prüfmodus des Verbindungsmoduls bereitgestellt werden. Damit kann das Verbindungsmodul drei verschiedene Modi aufweisen: einen Betriebsmodus im Sinne einer Produktivphase, einen Installationsmodus im Sinne einer Installationsphase und einen Prüfmodus im Sinne einer Prüfphase oder „IO-Check Phase“. Die Prüffunktion kann z. B. eine Aktivierung der Ports der Anschlussstellen auch ohne Verbindung mit einer Steuerungsvorrichtung umfassen, um eine elementare Funktionsprüfung der damit verbundenen Komponente zu ermöglichen. Es wird bspw. geprüft, ob ein Sensor am Eingang und/oder ein Aktor am Ausgang angeschlossen ist. Ein Ergebnis der Prüfung kann dabei ggf. durch die optische Ausgabe z. B. über ein Anzeigeelement ausgegeben werden. Zum Beispiel können Farben wie Rot auf einen Fehler hindeuten.
Es kann dabei auch Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: Ermitteln eines Verbindungszustands zwischen dem Verbindungsmodul und der Komponente, um festzustellen, ob die Verbindung hergestellt wurde. Hierzu kann bspw. eine elektrische Verbindungsprüfung erfolgen, durch welche automatisiert festgestellt werden kann, ob das Verbindungsmodul und die Komponente eine elektrisch leitende Verbindung aufweisen. Je nach Konstruktion ist es denkbar, dass bei der Verbindung noch nicht unmittelbar ein Stromkreis geschlossen wird, insbesondere, wenn die Installation noch nicht abgeschlossen ist. Daher können auch zusätzliche oder alternative Möglichkeiten zur Ermittlung des Verbindungszustands vorgesehen sein. So kann das Ermitteln des Verbindungszustands ferner umfassen: Empfangen einer Installationsnachricht auf Basis einer Eingabe des Benutzers und/oder von dem Verbindungsmodul. Die empfangene Installationsnachricht kann hierbei indizieren, dass die Verbindung des Verbindungsmoduls mit der Komponente, vorzugsweise mit einer angezeigten Anschlussstelle, hergestellt wurde. Entsprechend kann überprüft werden, dass diejenige Anschlussstelle, welche angezeigt wurde, auch tatsächlich mit der Komponente verbunden worden ist. Es ist möglich, dass durch das Feststellen der Herstellung der Verbindung, z. B. durch ein manuelles Quittieren eines Benutzers und/oder ein automatisches Quittieren durch ein Feststellen der Verbindung, wenn bspw. beide Seiten eines Kabels angeschlossen wurden, eine Dokumentation ausgelöst wird. Bei der Dokumentation wird bspw. eine Installationsdokumentation hinterlegt. Diese Dokumentation kann ggf. wiederholt ausgeführt werden, z. B. bei jedem Quittieren einer Tätigkeit, um damit sukzessive die Dokumentation der Installation aufzubauen. Um einerseits die Installationsinformation für den Benutzer in sichtbar zu machen und andererseits die Dokumentation der an der Komponente verrichteten Arbeiten dokumentieren zu können, ist es vorteilhaft, dass eine Installationsvorrichtung mit den Verbindungsmodulen kommunizieren kann. Im Nachgang der Installation und/oder Dokumentation kann optional auf Basis der Dokumentation die Steuerungsvorrichtung programmiert werden, und/oder die Verbindungsmodule konfiguriert werden. Aus diesem Umstand heraus kann es möglich sein, dass das Verbindungsmodul zuvor nicht weiß, welche Aufgabe sie in der zukünftigen Maschine zu erledigen hat. Dies kann auch als „unkonfiguriert“ bezeichnet werden.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Betriebsfunktion die elektrische Ausgabe in der Form einer Ausgabe eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung an die Komponenten initiiert. Dabei kann die elektrische Ausgabe an Anschlussstellen des Verbindungsmoduls für die Verbindung der Komponenten vorgesehen sein, um die mit den Anschlussstellen verbundenen Komponenten zu betreiben. Dies hat den Vorteil, dass das Verbindungsmodul im Betriebsmodus eine elektrische Verschaltung von Komponenten ermöglicht.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Deaktivierung der Betriebsfunktion durchgeführt wird, um zu verhindern, dass die jeweils zu verbindende Komponente bei der Installation betrieben wird. Hierbei kann im Installationsmodus der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung an der jeweiligen Anschlussstelle zumindest reduziert werden, insbesondere derart bzw. so weit, dass der Betrieb der entsprechenden Komponente verhindert ist oder auf ein sicheres Ausmaß reduziert wird. Dies hat den Vorteil, dass während der Installation nicht unbeabsichtigt die Komponente betrieben wird. Es ist möglich, dass im Betriebsmodus auf diese Reduzierung verzichtet wird. Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass nach einem Abschluss der Installation der Installationsmodus verlassen und ein Betriebsmodus für die Bereitstellung der Betriebsfunktion initiiert wird. Auf diese Weise kann die reguläre Funktion des Verbindungsmoduls bereitgestellt werden.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verbindungsmodul wenigstens ein Anzeigeelement aufweist, um eine Anzeige für die Betriebsfunktion bereitzustellen. Das Anzeigeelement umfasst bspw. ein Leuchtmittel wie eine Leuchtdiode oder dergleichen. Auch ist es möglich, dass das Anzeigeelement genau zwei Leuchtzustände aufweist (An und Aus), wobei ein Leuchtmodus diese Leuchtzustände ggf. hinsichtlich der Frequenz und/oder Farbe anpasst. Ferner kann das Anzeigeelement an einem Gehäuse des Verbindungsmoduls derart angeordnet sein, dass das Anzeigeelement von außen durch einen Benutzer sichtbar ist. Das wenigstens eine Anzeigeelement kann wenigstens einer Anschlussstelle des Verbindungsmoduls zugeordnet sein z. B. durch eine Anordnung an dem Gehäuse benachbart zu der Anschlussstelle. Auch ist es möglich, dass im Betriebsmodus das Anzeigeelement in einem anderen Leuchtmodus wie einer anderen Farbe und/oder einer anderen Blinkfrequenz und/oder einer anderen Helligkeit als im Installationsmodus aufleuchtet. Somit kann klar der Betriebsmodus und/oder die Betriebsfunktion signalisiert und vom Installationsmodus bzw. der Installationsfunktion optisch abgegrenzt werden. Bereits im Betriebsmodus kann eine Funktion vorgesehen sein, dass eine Detektion von Fehlern wiederholt durchgeführt wird und mittels des Anzeigeelements der Fehler wie bspw. ein Kabelbruch angezeigt wird. Im Installationsmodus und/oder Prüfmodus kann diese Funktion ggf. nicht verwendet werden, sondern stattdessen das Anzeigeelement für eine andere Funktion, insbesondere für die Installation- und/oder Prüffunktion, verwendet werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die elektrische Ausgabe an Anschlussstellen des Verbindungsmoduls für die Verbindung der Komponenten vorgesehen ist. Hierbei kann die elektrische Ausgabe an den Anschlussstellen im Betriebsmodus durch eine Steuerungsvorrichtung außerhalb des Verbindungsmoduls, vorzugsweise eine SPS, definiert werden. Im Installationsmodus kann hingegen die elektrische Ausgabe an den Anschlussstellen durch eine Installationsvorrichtung außerhalb des Verbindungsmoduls und der Steuerungsvorrichtung definiert werden. Vorzugsweise ist eine funktionelle Verbindung zu der Steuerungsvorrichtung zur Ansteuerung der Komponenten über die Anschlussstellen im Betriebsmodus aktiv und/oder konfiguriert und im Installationsmodus inaktiv und/oder unkonfiguriert. Auch ist es optional denkbar, dass der Installationsmodus durch wenigstens ein Anzeigeelement des Verbindungsmoduls signalisiert wird, um den Installationsmodus vom Betriebsmodus sichtbar anhand des wenigstens einen Anzeigeelements zu unterscheiden. Hierzu wird bspw. ein unterschiedlicher Leuchtmodus verwendet.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Komponenten zumindest ein Verbindungselement und/oder ein Kabel und/oder ein Bauteil und/oder einen Aktor und/oder einen Sensor und/oder ein weiteres Verbindungsmodul umfassen. Bspw. können die Komponenten als Aktoren und/oder Sensoren ausgestaltet sein, welche im Betriebsmodus durch die elektrische Ausgabe betrieben werden. Der Aktor kann z. B. ein Motor oder dergleichen sein.
Es kann optional vorgesehen sein, dass ein Initiieren einer Aktivierung eines Anzeigeelements des Verbindungsmoduls durch die Installationsfunktion zur Ausgabe der Installationsinformation mit einer Ausgabe einer weiteren Installationsinformation in der Form einer Installationsanweisung zur Unterstützung eines Benutzers bei der Installation synchronisiert ist und/oder wird. Dabei kann die Ausgabe der weiteren Installationsinformationen zumindest einen der nachfolgenden Schritte umfassen:
Initiieren einer Anzeige einer Anschlussstelle, insbesondere eines Steckplatzes, der elektrischen Komponente für das Installationselement auf einer Benutzeroberfläche eines Computers, wobei die Benutzeroberfläche einen digitalen Zwilling zumindest eines Teils der Maschine visualisiert, und vorzugsweise einen mechanischen und/oder einen elektrischen Aufbau des Teils der Maschine visualisiert,
Initiieren einer Anzeige einer Anschlussstelle, insbesondere eines Steckplatzes, der elektrischen Komponente für das Installationselement mittels Erweiterter Realität und/oder mittels eines Kleidungsstücks wie eines Handschuhs und/oder mittels einer Detektionsvorrichtung und/oder durch ein optisches und/oder akustisches Signal,
Initiieren einer Ausgabe der Installationsanweisung als eine Anweisung für den Benutzer, das Installationselement an eine bestimmte Anschlussstelle der elektrischen Komponente anzuschließen, wobei vorzugsweise die Anschlussstelle anhand der Installationsvorgabe ermittelt wird,
Initiieren einer akustischen Ausgabe, insbesondere einer Sprachausgabe, der Installationsanweisung. Dies ermöglicht eine unmittelbare Information des Benutzers durch die Installationsanweisung, in welcher Weise die Komponente angeschlossen, d. h. mit dem Verbindungsmodul verbunden, werden soll. Bspw. kann durch ein Aufleuchten des Anzeigeelements die Anschlussstelle angezeigt werden, an welcher die Komponente angeschlossen werden soll. Ferner kann es das Aufleuchten des Anzeigeelements ermöglichen, eine richtig oder falsch zugeordnete Anschlussstelle entsprechend anzuzeigen. Hierzu kann das Verbindungsmodul mehrere der Anzeigeelemente aufweisen, welche entsprechenden Anschlussstellen zugeordnet sind, z. B. durch eine benachbarte Anordnung an einem Anschlusselement.
Es ist denkbar, dass die Installationsinformation durch ein optisches und/oder akustisches und/oder mechanisches Signal und/oder durch eine Vibration ausgegeben wird. Bspw. kann es vorgesehen sein, dass im Installationsmodus und/oder im Prüfmodus durch die Installations- und/oder Prüffunktion festgestellt wird, dass eine Komponente an der falschen Anschlussstelle angeschlossen wird. Dies kann ggf. durch die Installationsinformation signalisiert werden. In gleicher weise kann alternativ oder zusätzlich ein korrekter Anschluss signalisiert werden. Die Installationsinformation kann z. B. eine binäre Information sein (z. B. richtiger Anschluss oder falscher Anschluss). Auch kann die Installationsinformation ggf. weitergehende Informationen umfassen, z. B. einen Hinweis, welche Anschlussstelle gemäß der Installationsvorgabe die richtige wäre. Hierzu kann bspw. auch eine Textinformation und/oder eine Grafik ausgegeben werden. Die Installationsinformation kann entsprechend auch auf einem Bildschirm dargestellt werden. Weiter ist es denkbar, dass die Installationsinformation über eine Vibration oder dergleichen ausgegeben wird, z. B. über ein Kleidungsstück wie einen Handschuh des Benutzers. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dieses Kleidungsstück die Detektionsvorrichtung integriert wird, um einen Identifikator darüber einzuscannen.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verbindungsmodul für eine dezentrale und modulare Verbindung von Komponenten einer Maschine, wobei das Verbindungsmodul zur Ausführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Damit bringt das erfindungsgemäße Verbindungsmodul die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
Ein Benutzer kann bspw. ein Installateur und/oder Anlagenmechaniker und/oder Elektriker und/oder Werker und/oder Planer und/oder mechanischer Konstrukteur oder Entwickler und/oder elektrischer Konstrukteur oder Entwickler und/oder SPS-Programmierer und/oder Inbetriebnehmer und/oder Instandhalter und/oder Maschinenführer sein. Es ist möglich, dass der Benutzer das erfindungsgemäße Verfahren dadurch verwendet, dass das Verfahren über einen Computer für den Benutzer bereitgestellt wird. Hierzu kann ein Computerprogramm zumindest teilweise durch den Computer und/oder durch das Verbindungsmodul und/oder einen weiteren Computer ausgeführt werden, um die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchzuführen.
Ferner ist es möglich, dass mehrere Benutzer simultan oder zumindest teilweise gleichzeitig das erfindungsgemäße Verfahren anwenden. Entsprechend können die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auch mehrfach und/oder zumindest teilweise zeitlich parallel durchgeführt werden, vorzugsweise für unterschiedliche Verbindungsmodule. Bspw. werden für mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier Benutzer jeweils die Schritte zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt.
Für die Installation der Maschine können mehrere Komponenten wie Installationselemente vorgesehen sein. Diesen Komponenten kann jeweils ein Identifikator zugeordnet sein, durch welchen die Komponenten eindeutig identifiziert werden können. Der Identifikator kann eine Information sein, welche bspw. digital verarbeitet werden kann. Die jeweilige Komponente kann den Identifikator dadurch aufweisen, dass ein physisches Identifikationsmittel an der Komponente vorgesehen und/oder angebracht ist. Die Komponenten können bspw. Kabel oder Bauteile sein, welche ein funktionaler Teil der Maschine sind. Der Identifikator umfasst vorteilhafterweise eine eindeutige und insbesondere eineindeutige Kennung. Damit ist es möglich, die Komponente anhand des Identifikators eindeutig im Zusammenhang mit der Maschine und/oder auch weiteren Maschinen und/oder der Installation der Maschine zu identifizieren. Dem Identifikator können eine oder mehrere Informationen über die Komponente zugewiesen werden. Die wenigstens eine Information kann wenigstens eine der nachfolgenden Informationen umfassen: wenigstens eine Zustandsinformation, die ausgegebene Installationsinformation, eine Kennung des identifizierten Verbindungsmoduls, wenigstens eine der nachfolgend noch näher beschriebenen Dokumentationsspezifikationen wie Bauteiltyp, Maschinentyp, Anlagentyp, Benutzer, Anschlussstellenbezeichnung, Zeitstempel Datum und Uhrzeit, Installationsdauer, Adresse in einem Bussystem, Betriebsmittelkennzeichnung, Kabellänge, Portbelegung, Eigenschaften des offenen Kabels, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, aktueller Projektstand bei der Montage, Planabweichung und Grund. Eine digitale Hinterlegung der wenigstens einen Information zugeordnet zu dem Identifikator ermöglicht es somit, einen digitalen Zwilling der Komponente zu schaffen. Auf diese Weise kann eine passive Smartifizierung der Komponente ermöglicht werden. Unter einer Smartifizierung versteht man insbesondere eine Erweiterung eines Industrieprodukts wie beispielsweise eine Komponente und/oder ein Bauteil und/oder ein Installationselement, wie z.B. ein Kabel, um intelligente Eigenschaften. Mit Hilfe von Informationstechnologien kann es ermöglicht werden, dass Verbindungsmodule Daten verarbeiten und zusätzliche Mehrwerte bieten können. Eine passive Smartifizierung kann als eine entsprechende Vorstufe mittels einem passiven intelligenten Bauelement wie beispielsweise einem NFC-Chip (dt. Nahfeldkommunikation, abgekürzt NFC) und/oder einem maschinenlesbaren Code vorgesehen sein. So kann eine Grundlage für eine automatisierte Erfassung oder für Änderungen und deren Auswirkungen auf die Funktion einer Maschine geschaffen werden. Die eindeutige, vorzugsweise eineindeutige Kennzeichnung in Verbindung mit dem Zugriff auf eine externe Datenbank kann das aktive Anreichern von Informationen und somit eine passive Smartifizierung ermöglichen.
Insbesondere werden über die Installationselemente Geräte der Maschine wie Aktoren und/oder Sensoren betrieben, also vorzugsweise angesteuert und/oder ausgelesen. Für den Betrieb der Geräte kann eine Steuerungsvorrichtung wie eine SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) vorgesehen sein, welche über die Installationselemente und Verbindungsmodulen den elektrischen Betrieb der Geräte durchführen kann. Hierzu kann die Steuerungsvorrichtung mit den Verbindungsmodulen in elektrischer Verbindung stehen.
Vorzugsweise kann das Installationselement ein Kabel und/oder ein Bauteil umfassen, wobei das Kabel mindestens oder genau einen Steckverbinder aufweisen kann, und bevorzugt einseitig konfektioniert sein kann, d.h. einseitig einen weiblichen oder männlichen Stecker und an der anderen Seite ein offenes Ende aufweist. Alternativ kann das Kabel auch zweiseitig konfektioniert sein, d.h. an jeder Seite weist das Kabel einen weiblichen oder männlichen Stecker auf.
Es kann ferner möglich sein, dass die wenigstens eine Installationsinformation eine Installationsanweisung zur Unterstützung eines Benutzers wie einen Werker und/oder Installateur bei der Installation umfasst. Die Installationsanweisung kann dabei auch eine Anleitung für die Installation umfassen, bspw. eine Schritt-für-Schritt-Anleitung.
Die Anschlussstelle, insbesondere ein Anschlussport, welche gemäß der Installationsvorgabe für den Anschluss der Komponente mit dem empfangenen Identifikator vorgesehen sein kann, kann bspw. über den empfangenen Identifikator aus der Installationsvorgabe abgefragt werden. Hierzu kann die Installationsvorgabe eine elektronische Abfrage ermöglichen, z. B. mittels einer Datenbank und/oder eine Liste und/oder dergleichen.
Die Anzeige der Anschlussstelle auf der Benutzeroberfläche kann bspw. eine grafische Darstellung der Anschlussstellen der Komponente umfassen, wobei die Anschlussstelle, welche für den Anschluss der Komponente mit dem empfangenen Identifikator vorgesehen ist, grafisch hervorgehoben wird.
Die Benutzeroberfläche kann eine grafische Benutzeroberfläche sein, welche auf einem Bildschirm vorzugsweise einer Installationsvorrichtung wie eines Computers dargestellt wird. Der Computer kann bspw. ein tragbarer Computer wie ein Laptop oder Tablet sein.
Die Anzeige mittels Erweiterter Realität (engl. Augmented Reality) kann bspw. dadurch erfolgen, dass eine VR (Virtual Reality) Brille durch einen Benutzer verwendet wird, um zusätzliche Informationen anzuzeigen, und/oder dass die Umgebung des Benutzers durch eine Kamera aufzeichnet und das Kamerabild verarbeitet wird, um zusätzliche Informationen in das Kamerabild einzubringen. Die zusätzlichen Informationen umfassen z. B. die Hervorhebung der Anschlussstelle, wenn in dem Kamerabild die physische Anschlussstelle des Verbindungsmoduls zu sehen ist.
Ferner kann auch eine akustische Ausgabe vorgesehen sein, welche z. B. eine Ansteuerung eines Lautsprechers umfasst. Die akustische Ausgabe kann bspw. eine Sprachausgabe sein, durch welche die Anschlussbezeichnung der Anschlussstelle gesprochen wird.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst:
Verifizieren der Verbindung, vorzugsweise der verbundenen Anschlussstelle, anhand der Installationsvorgabe, vorzugsweise eines vorgegebenen, digitalen Schalt- und insbesondere Elektro-Anschlussplans, insbesondere, um festzustellen, ob ein Benutzer die Installationsinformation in der Form einer Installationsanweisung korrekt umgesetzt hat, wobei bevorzugt in Abhängigkeit von dem Verifizieren eine Kennzeichnung für die Installationsvorgabe hinterlegt wird, und besonders bevorzugt im Falle einer positiven Verifikation der nachfolgende Schritt durchgeführt wird:
Hinterlegen der Kennzeichnung der Anschlussstelle als korrekt verbundene Anschlussstelle in der Installationsvorgabe. Vorteilhafterweise kann auf Basis der Ermittlung des Verbindungszustands die Verifizierung durchgeführt werden. Die Verifizierung ermöglicht damit die Beurteilung, ob der Benutzer der Installationsanweisung richtig gefolgt ist. Das Ergebnis der Verifikation kann genutzt werden, um die Kennzeichnung in der Installationsvorgabe zu hinterlegen. Somit kann die Installationsvorgabe zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden, um zu überprüfen, ob der Installationsvorgabe gefolgt wurde und/oder in welchem Umfang von der Installationsvorgabe bei der Installation abgewichen worden ist.
Sollte ein Benutzer von der Installationsanweisung abweichen, geschieht dies häufig aus einem relevanten Grund oder Anlass. Daher kann einem Benutzer die Möglichkeit bereitgestellt werden, bspw. über die Benutzeroberfläche und/oder eine Eingabevorrichtung wie eine Spracheingabe und/oder eine Tastatur und/oder eine Maus und/oder ein elektronisches Kleidungsstück und/oder ein Touchscreen, einen Installationsparameter einzugeben. Vorteilhafterweise kann im Falle einer negativen Verifikation, wenn der Benutzer die Installationsanweisung also nicht korrekt umgesetzt hat, zumindest einer der nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: Hinterlegen einer Kennzeichnung der Anschlussstelle als geänderte verbundene Anschlussstelle in der Installationsvorgabe, bevorzugt basierend auf einem vom Benutzer erfassten Installationsparameter, insbesondere einem Anlass oder Grund der Änderung, wobei vorzugsweise eine Angabe zum Anlass oder Grund der Änderung mit hinterlegt wird, und bevorzugt: Initiieren einer Korrektur der Verbindung gemäß der Installationsvorgabe. Die Korrektur kann bspw. dann eine Anpassung der Installationsvorgabe umfassen, wenn die neue Verbindung begründet ist und somit zur gewünschten Installation vorteilhaft beiträgt.
Optional kann weiter vorgesehen sein, dass das Verfahren den nachfolgenden weiteren Schritt umfasst, wobei der Schritt vorzugsweise bei dem Verifizieren der Verbindung durchgeführt wird:
Validieren der, insbesondere verifizierten, Verbindung hinsichtlich einer vollständigen Herstellung der Verbindung, insbesondere einer ordnungsgemäßen Verschraubung und/oder Strom- und/oder Datenverbindung und/oder Kontaktierung, bevorzugt mittels einer von einem externen Prüfmittel, insbesondere einem Sensor oder einem Prüfwerkzeug, übermittelten Messgröße, um festzustellen, ob ein Benutzer eine vorgegebene Messgröße eingehalten hat. Dies ermöglicht es, dass vorteilhafterweise abhängig von einer Installationsumgebung die jeweils gültigen oder erforderlichen Anforderungen an verwendete Materialien oder die Verbindung gewährleistet werden. Ferner hat dies den Vorteil, dass Sicherheitsrisiken bei der durchgeführten Installation von Maschinen deutlich gemindert werden. Die vorgegebene Messgröße kann dabei ein Referenzwert sein, welcher mit der übermittelten Messgröße als aktueller Messwert verglichen wird. Die Herstellung der Verbindung kann bspw. dann als ordnungsgemäß und/oder vollständig gelten, wenn die übermittelte Messgröße eine vordefinierte Bedingung wie einem Überschreiten des Referenzwertes erfüllt.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Installationsinformation eine Installationsanweisung zur Unterstützung eines Benutzers bei einem Wiederaufbau der Maschine umfasst, wobei vorzugsweise das Initiieren der Ausgabe zumindest den nachfolgenden Schritt umfasst: Initiieren einer Ausgabe einer Installationsreihenfolge mittels der wenigstens einen Installationsinformation für die Installation der Maschine. Die Installationsinformation kann z. B. eine Installationsanleitung umfassen, welche auch eine Reihenfolge der Installation angibt. Dies vereinfacht die Installation für einen Benutzer sowie beschleunigt die Installation, da eine aufwendige Interpretation eines Schalt- und insbesondere Anschlussplans zumindest teilweise nicht mehr erforderlich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Initiieren der Ausgabe eine Initiierung einer bidirektionalen Kommunikation mit dem identifizierten Verbindungsmodul über ein Bussystem umfasst. Die Ausgabe kann z. B. dadurch getriggert werden, dass eine bestimmte Nachricht, vorzugsweise ein Befehl, über die Kommunikation an das Verbindungsmodul übertragen wird. Hierzu kann bspw. ein Computerprogramm durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung mit dem Bussystem verbunden ist.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine der nachfolgenden Spezifikationen empfangen wird, vorzugsweise durch die Installationsnachricht, um basierend auf dem empfangenen Identifikator und dem identifizierten Verbindungsmodul einen digitalen Zwilling des Verbindungsmoduls und/oder der elektrischen Komponente zu erstellen: Bauteiltyp, Maschinentyp, Anlagentyp, Benutzer, Anschlussstellenbezeichnung, Zeitstempel Datum und Uhrzeit, Installationsdauer, Adresse in einem Bussystem, Betriebsmittelkennzeichnung, Kabellänge, Portbelegung, Eigenschaften des offenen Kabels, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, aktueller Projektstand bei der Montage, Planabweichung und Grund. Die wenigstens eine Spezifikation kann im Rahmen dieser Erfindung auch als Dokumentationsspezifikation bezeichnet werden.
Die Installationsnachricht kann z. B. auf Basis einer Eingabe eines Benutzers erzeugt worden sein, wobei der Benutzer in der Eingabe die wenigstens eine Spezifikation angegeben haben kann. Auch ist es möglich, dass die Spezifikation automatisiert ermittelt wird, z. B. durch die Komponente und/oder eine Datenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere anhand des empfangenen Identifikators. Hierzu kann bspw. die wenigstens eine Spezifikation in der Komponente und/oder in dem Installationselement und/oder in dem Verbindungsmodul hinterlegt sein.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Installationsinformation eine Installationskonfiguration und/oder eine Installationsdokumentation umfasst, vorzugsweise für eine Demontage und/oder einen Wiederaufbau der Maschine, welche zur Dokumentation hinterlegt, vorzugsweise in einem Datenspeicher hinterlegt und/oder an die elektrische Komponente übertragen wird. Der Datenspeicher kann dabei als nicht-flüchtiger Datenspeicher ausgeführt sein, um eine spätere Auswertung der Installationskonfiguration und/oder der Installationsdokumentation zuverlässig zu ermöglichen. Dabei kann die Installationskonfiguration und/oder die Installationsdokumentation bspw. die hinterlegte Kennzeichnung basierend auf der Verifikation umfassen.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn die Installationsinformation eine eindeutige Kennung umfasst, welche die Komponente und/oder das Installationselement und/oder das identifizierte Verbindungsmodul kennzeichnet, wobei die Installationsinformation in der Installationsvorgabe, insbesondere in einem digitalisierten Bauplan, vorzugsweise umfassend ECAD- und/oder MCAD-Daten, hinterlegt wird, und/oder wobei anhand des Identifikators die Komponente aus einer Mehrzahl gleichartiger Komponenten ausgewählt wird und/oder das identifizierte Verbindungsmodul aus einer Mehrzahl gleichartiger Verbindungsmodule ausgewählt wird. Die Installationsvorgabe ermöglicht es damit, anhand der Kennung und/oder des Identifikators die Zuordnung der Verbindungsmodule mit den Komponenten abzufragen. Hierzu kann die Installationsvorgabe eine Verknüpfung der Kennungen untereinander und/oder mit den Identifikatoren umfassen. Der Identifikator kann optional eindeutig einer der Kennungen der Komponenten zugeordnet sein und/oder der Identifikator kann dieser Kennung entsprechen. Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Installationsvorgabe eine vordefinierte Spezifikation über einen modularen und/oder dezentralen Aufbau der Maschine, insbesondere der Anlage, vorzugsweise basierend auf vorgegebenen ECAD- und/oder MCAD-Daten, umfasst, insbesondere über eine Verschaltung der Komponenten wie Installationselemente in der Form von Kabeln und/oder Bauteilen mittels der Verbindungsmodule, vorzugsweise umfassend einen Elektro-Anschlussplan, wobei bevorzugt die Installationsvorgabe durch eine Verknüpfung der ECAD- und MCAD-Daten bestimmt wird. Damit kann die Installationsvorgabe einen digitalen Schaltplan und/oder Bauplan und/oder Installationsplan der Maschine umfassen.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass anhand des Identifikators eine Konfiguration des Verbindungsmoduls durchgeführt wird, um die Verbindungsmodule von einem basiskonfigurierten Zustand, in welchem die Komponente vorzugsweise zur bidirektionalen Kommunikation mittels eines Bussystems konfiguriert ist und/oder eine funktionelle Ansteuerung durch eine Steuerungsvorrichtung, vorzugsweise eine SPS, ausgenommen ist, in einen Zustand mit erweiterter Konfiguration zur funktionellen Ansteuerung durch die Steuerungsvorrichtung überführt wird.
Der empfangene Identifikator ermöglicht es insbesondere, zu erkennen, welches Installationselement mit dem Verbindungsmodul verbunden wurde (oder verbunden werden soll). Diese Erkennung kann genutzt werden, um eine für die Installation notwendige Konfiguration der Verbindungsmodule automatisiert durchzuführen, was den Konfigurationsaufwand an einem Verbindungsmodul während der Installation deutlich reduziert. Bspw. wird anhand des empfangenen Identifikators und anhand der Installationsvorgabe bestimmt, welche der Verbindungsmodule mit dem Installationselement verbunden ist (oder wird). Entsprechend kann das Verbindungsmodul für dieses Installationselement konfiguriert werden, sodass für die spätere funktionale Ansteuerung durch die Steuerungsvorrichtung der Steuerungsvorrichtung bekannt ist, dass das Installationselement mit diesem Verbindungsmodul verbunden ist. Dies ermöglicht es der Steuerungsvorrichtung z. B., über diese Verbindungsmodul und/oder das Installationselement wenigstens ein Gerät der Maschine wie einen Aktor und/oder Sensor zu betreiben.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung kann ein System für eine computer-gestützte
Installation von räumlich dezentral angeordneten elektrischen Komponenten einer Maschine sein, umfassend eine Detektionsvorrichtung, insbesondere einen Scanner wie ein Handscanner oder eine Kamera, für eine Bereitstellung eines Identifikators eines Installationselements, vorzugsweise eines Kabels oder eines Bauteils, ferner umfassend wenigstens eine elektrische Komponente, vorzugsweise in der Form eines Verbindungsmoduls zur Verbindung mit dem Installationselement und weiteren Installationselementen, und eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.
Zudem kann eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, vorzugsweise für das Verbindungsmodul, umfassend Mittel zur Ausführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens, ebenfalls Gegenstand der Erfindung sein. Die Vorrichtung kann dazu angepasst sein, mit den Komponenten, insbesondere Modulen der Maschine, insbesondere Anlage, zu kommunizieren, vorzugsweise ohne dass die Module vorkonfiguriert sind und/oder an eine Steuerungsvorrichtung angeschlossen sind.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Identifikator in einem dem Installationselement zugeordneten, insbesondere an diesem angeordneten, maschinenlesbaren Code kodiert ist, wobei der maschinenlesbare Code mittels der Detektionsvorrichtung maschinenlesbar ist.
Darüber hinaus ist es möglich, dass das Verbindungsmodul und/oder die Komponenten und ein Computer und/oder eine Steuerungsvorrichtung über ein Bussystem jeweils zur bidirektionalen Kommunikation miteinander verbunden sind, wobei die bidirektionale Kommunikation auf Basis eines Kommunikationsprotokolls für ein Feldbussystem vorgesehen ist, insbesondere auf Basis eines ProfiNet-, Ethernet/IP-, EtherCAT oder 802.3- Standards, und/oder die bidirektionale Kommunikation kabelgebunden über ein Bussystem oder kabellos mittels Bluetooth oder WLAN, auf Basis eines Standards gemäß IEEE 802.11 oder auf Basis eines Mobilfunk-Telekommunikationsstandards vorgesehen ist.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Datenverarbeitung, vorzugsweise des Verbindungsmoduls, diesen veranlassen, die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Damit bringt das erfindungsgemäße Computerprogramm die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Das Computerprogramm kann als eine Firmware des Verbindungsmoduls ausgeführt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Benutzer die (gleichen) Verfahrensschritte simultan und/oder zumindest teilweise gleichzeitig durchführen. Die simultane und/oder zumindest teilweise gleichzeitige Ausführung von (gleichen) Verfahrensschritten durch mehrere Benutzer wird nachfolgend auch als Mehrbenutzeranwendung bezeichnet.
Ebenfalls kann ein weiteres Verfahren für eine computer-gestützte Installation von räumlich dezentral angeordneten elektrischen Komponenten wie Verbindungsmodulen einer Maschine Gegenstand der Erfindung sein, bei welchem die Installation von mindestens zwei Benutzern simultan und/oder zumindest teilweise gleichzeitig durchgeführt wird.
Im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere bei einer Mehrbenutzeranwendung und/oder bei dem weiteren Verfahren, kann eine Übergabe zwischen den unterschiedlichen Benutzern vorgesehen sein. Um eine Übergabe zwischen den, vorzugsweise beiden, Benutzern zu ermöglichen und einen optimalen Prozess zu gewährleisten, kann ein Bearbeitungsstand des jeweiligen Benutzers automatisch und in Echtzeit digital dokumentiert werden. So können die beiden oder auch mehrere Benutzer gleichzeitig an verschiedenen Bereichen der Maschine arbeiten, ohne die Integrität der elektrischen Installation zu gefährden oder langwierige Abstimmungsprozesse durchführen zu müssen.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass eine Anzeige des jeweils aktuellen Stands der Installation in Echtzeit durchgeführt wird. Ferner kann eine Installationsanweisung dem jeweiligen Benutzer zugeordnet und digital dokumentiert werden. Auf diese Weise können während des Installationsprozesses relevante Informationen gesammelt werden. Zu den erfassten Informationen zählen beispielsweise:
■ Eine benutzerspezifische Kennung und Rolle (Zugriffs- und Bearbeitungsberechtigungen, ggf. Qualifikationslevel), und/oder
■ Ein zuletzt verwendetes Verbindungselement und/oder eine zuletzt verwendete Komponente und/oder ein zuletzt verwendets Bauteil, und/oder
■ Eine zuletzt bearbeitete Stelle, insbesondere Segment, der Maschine, an der das zuletzt verwendete Verbindungsmodul und/oder Bauteil und/oder die zuletzt verwendete Komponente angebracht wurde, und/oder
■ Ein letzter Benutzer (eindeutige Benutzerkennung) sowie Zeitpunkt der letzten Bearbeitung des Benutzers, und/oder; Ein zuletzt identifiziertes Verbindungselement, vorzugsweise gescanntes Bauteil, und ein Maschinenbereich, für den das Verbindungselement bzw. Bauteil vorgesehen ist.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Benutzer die Installation von räumlich dezentral angeordneten, elektrischen Komponenten, vorzugsweise Verbindungsmodulen, einer Maschine durchführen. Jeder Benutzer kann sich dabei über die Benutzeroberfläche eines Computers, vorzugsweise eines tragbaren Computers, anmelden und daraufhin beispielsweise einen zu bearbeitenden Arbeitsauftrag auswählen, um mit der Installation zur beginnen. Die Auswahl eines Arbeitsauftrags oder einer Installationsanweisung sperrt diese für die anderen Benutzer. Jeder der Benutzer kann dabei an einem eigenen Computer die Anmeldung und Auswahl durchführen. Dabei sind die Computer z. B. über ein Netzwerk miteinander und/oder mit einem Server verbunden, um die Auswahl miteinander zu synchronisieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der Offenbarung wird auf die folgenden Zeichnungen verwiesen:
Fig. 1 : Eine zentrale Verschaltung bei einer Maschine mittels eines Schaltschranks.
Fig. 2: Eine dezentrale Verschaltung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig. 3 Eine schematische Darstellung von Teilen eines Systems gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig. 4 Eine schematische Darstellung von Einzelheiten eines Verfahrens gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig. 5 Eine schematische Darstellung von Schritten eines Verfahrens gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das Planen, Installieren und Einrichten von Maschinen sowie elektronischer Automatisierungstechnik ist eine komplexe Aufgabe. Dies gilt für zentralisierte Schaltschrank-Systeme ebenso, wie für dezentralisierte Systeme, in denen Steuerungsmodule direkt an den Anlagen angebracht werden. Die entsprechenden Prozesse werden von unterschiedlichen Personen, wie Anlagen-Planer, Elektro-Planer, Installateur, Anlagenprogrammierer etc. durchgeführt. Eine Besonderheit bei dezentralen Systemen ist die Verteilung der Module an verschiedenen Stellen einer Maschine im Vergleich zu den zentralisierten Schaltschrank-Systemen. Gerade bei größeren Maschinen kann eine simultane, das heißt zeitgleich parallel durch mehrere Benutzer ausgeführte Installation aus zeitlichen und logistischen Gründen vorteilhaft sein. Um einen reibungslosen Installationsprozess zu ermöglichen, soll der Arbeitsstand automatisch, benutzerindividuell und in Echtzeit digital dokumentiert werden. Über den ganzen Anlagen-Lebenszyklus ist es aus unterschiedlichen Gründen (wie z.B. Wartungsplanung, Systemdiagnosen) wichtig, über eine vollständige Dokumentation aller relevanten Informationen zu verfügen.
In Fig. 1 ist schematisch eine zentrale Verschaltung mittels eines Schaltschranks 9 dargestellt, um diese einer dezentralen Verschaltung mittels räumlich dezentral angeordneten, elektrischen Verbindungsmodulen 4 einer Maschine 1 in Fig. 2 gegenüberzustellen. Anstelle einer Verbindung sämtlicher Geräte 5 wie Sensoren und Aktoren unmittelbar mit dem Schaltschrank 9 wie in Fig. 1 dargestellt, können bei der dezentralen Verschaltung in Fig. 2 mehrere Verbindungsmodule 4 eingesetzt werden. Diese ermöglichen, wie der Schaltschrank 9, eine Kopplung der Geräte 5 mit einer Steuerungsvorrichtung 8 wie einer SPS. Allerdings können die Verbindungsmodule 4 dezentral und verteilt in der Nähe zu den Geräte 5 vorgesehen sein. Die Verbindungsmodule 4 verschalten somit jeweils die Geräte 5 nur teilweise, wobei die Verbindungsmodule 4 zusammen oder beispielsweise ein und/oder mehrere Verbindungsmodule 4 über jeweils einen und/oder mehrere Hubs 6 die gesamte Verschaltung vornehmen. Um die Konfiguration und/oder Ansteuerung der Verbindungsmodule 4 zentral zu ermöglichen, kann ein Mastermodul 3 mehreren der einzelnen Verbindungsmodulen 4 vorgeschaltet sein. Ebenfalls ist es möglich, dass eine weitere Untergliederung der Verschaltung mittels wenigstens eines Hubs 6 erfolgt.
In Fig. 3 sind Teile eines Systems 2 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt, welches für eine computer-gestützte Installation von räumlich dezentral angeordneten elektrischen Verbindungsmodulen 4 einer Maschine 1 vorgesehen sein kann. Das System 2 kann eine Detektionsvorrichtung 22, insbesondere einen Scanner 22 oder eine Kamera 22, für eine Bereitstellung eines Identifikators 11 eines Installationselements 10, vorzugsweise eines Kabels 11 oder eines Bauteils 11 , umfassen. Ferner kann das System 2 wenigstens ein elektrisches Verbindungsmodul 4 zur Verbindung mit dem Installationselement 10 und weiteren Installationselementen 10, aufweisen. Ebenfalls kann eine Vorrichtung 30 zur Datenverarbeitung Teil des Systems 2 sein, wobei diese Datenverarbeitungsvorrichtung 30 Mittel zur Ausführung der Schritte eines Verfahren 100 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung umfassen kann.
Der Identifikator 11 kann in einem dem Installationselement 10 zugeordneten, insbesondere an diesem angeordneten, maschinenlesbaren Code 12 kodiert sein, wobei der maschinenlesbare Code 12 mittels der Detektionsvorrichtung 22 maschinenlesbar ausgeführt ist. Damit ist es für einen Benutzer möglich, mittels der Detektionsvorrichtung 22 den Code 12 einzuscannen und somit den Identifikator 11 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 30 zu übertragen.
Ferner können die Verbindungsmodule 4 und wenigstens ein Computer 30, 31 und/oder eine Steuerungsvorrichtung 8 über ein Bussystem 21 jeweils zur bidirektionalen Kommunikation miteinander verbunden sein, wobei die bidirektionale Kommunikation auf Basis eines Kommunikationsprotokolls für ein Feldbussystem vorgesehen sein kann, insbesondere auf Basis eines ProfiNet-, Ethernet/IP- oder 802.3-Standards, und/oder die bidirektionale Kommunikation kabelgebunden über ein Bussystem 21 oder kabellos mittels Bluetooth oder WLAN, auf Basis eines Standards gemäß IEEE 802.11 oder auf Basis eines Mobilfunk- Telekommunikationsstandards vorgesehen sein kann. Um einen Betrieb der Verbindungsmodule 4 zu ermöglichen, kann das Verbindungsmodul 4 ferner mit einer Energieversorgung 13 verbunden sein.
Ferner ist ein Computerprogramm 20 dargestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer 30 diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens 100 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung auszuführen.
In Fig. 4 und 5 sind Verfahrensschritte des Verfahrens 100 gemäß Ausführungsbeispielen visualisiert. Konkret ist in Fig. 5 ein Verfahren 100 zum Betreiben eines Verbindungsmoduls 4 bei einer computer-gestützten Installation einer Maschine 1 dargestellt. Dabei kann das Verbindungsmodul 4 für eine dezentrale und modulare Verbindung von Komponenten - wie den Installationselementen 10 - der Maschine 1 ausgeführt sein. Es kann gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 ein Bereitstellen einer Installationsfunktion des Verbindungsmoduls 4 für die Installation der Maschine 1 vorgesehen sein, wobei die Installationsfunktion eine Ausgabe einer Installationsinformation für eine Unterstützung einer Herstellung der Verbindung der Komponenten initiiert. Die Ausgabe der Installationsinformation kann dabei eine Initiierung einer optischen Ausgabe umfassen. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 ein Bereitstellen einer Betriebsfunktion des Verbindungsmoduls 4 für einen Betrieb der installierten Maschine 1 vorgesehen sein, wobei die Betriebsfunktion eine elektrische Ausgabe an die verbundenen Komponenten initiiert. Sodann kann gemäß einem dritten Verfahrensschritt 103 ein Installationsmodus bei dem Verbindungsmodul 4 initiiert werden, wobei die Betriebsfunktion deaktiviert, und die Installationsfunktion aktiviert wird. Nach der Herstellung der Verbindung ist es ferner möglich, dass gemäß einem vierten Verfahrensschritt 104 ein Prüfmodus initiiert wird, bei welchem eine Prüffunktion ausgeführt wird, um die ordnungsgemäße Herstellung der Verbindung zu überprüfen.
Das Verfahren 100 kann außerdem wenigstens eine der folgenden Unterstützungsmöglichkeiten bereitstellen:
Unterstützung des Benutzers bei der Installation, insbesondere Verkabelung, vorzugsweise durch die Installationsfunktion und/oder durch eine Prüffunktion
Unterstützung des Benutzers bei der Dokumentation der Installation,
Unterstützung des Benutzers beim Testing/automatisiertes Testing, vorzugsweise die Ausgabe der Installationsinformation,
Unterstützung des Benutzers bei der Demontage,
Unterstützung des Engineerings bei der Planung,
Unterstützung des SPS-Programmierers.
Das Initiieren der optischen Ausgabe kann ein Initiieren einer Aktivierung eines in Fig. 3 dargestellten Anzeigeelements 41 an der elektrischen Komponente 4 umfassen, um im Installationsmodus durch das Anzeigeelement 41 eine Anschlussstelle 42, insbesondere einen Steckplatz 42, für das zu verbindende Installationselement 10 anzuzeigen. Alternativ oder zusätzlich kann das Initiieren der Ausgabe ein Initiieren einer Anzeige einer Anschlussstelle 42, insbesondere eines Steckplatzes 42, des Verbindungsmoduls 4 für das Installationselement 10 auf einer Benutzeroberfläche 32 eines Computers 31 umfassen. Die Benutzeroberfläche 32 kann dabei einen digitalen Zwilling zumindest eines Teils der Maschine 1 , und vorzugsweise einen mechanischen und/oder einen elektrischen Aufbau des Teils der Maschine 1 visualisieren. Weitere Alternativen oder zusätzliche Möglichkeiten zur Ausgabe sind eine Anzeige einer Anschlussstelle 42, insbesondere eines Steckplatzes 42, des Verbindungsmoduls 4 für das Installationselement 10 mittels Erweiterter Realität und/oder eine Ausgabe der Installationsanweisung als eine Anweisung für den Benutzer, das Installationselement 10 an eine bestimmte Anschlussstelle 42 des Verbindungsmoduls 4 anzuschließen, wobei vorzugsweise die Anschlussstelle 42 anhand der Installationsvorgabe 200 ermittelt wird. Darüber hinaus kann auch eine akustische Ausgabe der Installationsanweisung vorgesehen sein, sodass ein Benutzer ohne Sicht auf den Computer 31 der Installationsanweisung folgen kann. Hierbei wird z. B. eine Kennung des Verbindungsmoduls 4 und/oder der entsprechende Anschlussstelle 42 sprachlich ausgegeben.
Es ist zudem möglich, dass die Installationsinformation eine Installationskonfiguration und/oder eine Installationsdokumentation umfasst, welche in einem Datenspeicher 33 hinterlegt und/oder an das Verbindungsmodul 4 übertragen wird.
Um Fehler in der Dokumentation zu vermeiden, die beim manuellen Einträgen der Informationen entstehen können, kann eine automatisierte Hinterlegung im System vorteilhaft sein. Dazu werden bspw. in den unterschiedlichen Dokumenten der Installationsvorgabe, wie beispielsweise dem Schaltplan oder dem Anschlussplan, sämtliche Informationen an der richtigen Stelle abgelegt. Die den jeweiligen Schritt ausführende Person muss die Eintragungen dann z. B. nur noch quittieren, z. B. über eine Eingabevorrichtung wie ein Touchscreen und/oder ein elektronisches Kleidungsstück.
Zu den relevanten Informationen, welche die Installationsdokumentation umfassen kann, zählen beispielsweise:
Welches Bauteil wurde verwendet (eindeutige, vorzugsweise eineindeutige Kennung)?
- An welcher Maschine und an welcher Stelle der Maschine wurde das konkrete Bauteil angebracht?
Von wem wurde es wann angeschlossen?
- An welchem Port bzw. an welcher Anschlussstelle wurde das Kabel angeschlossen?
Wie wurde das Kabel angeschlossen?
Wurde das Bauteil ordnungsgemäß angeschlossen?
Gab es Abweichungen zum Plan? Durch die Installationsdokumentation kann z. B. wenigstens einer der folgenden Informationen dokumentiert werden: Arbeitsschritte des Benutzers mit Zusatzinformationen zu den Arbeitsschritten wie eine Bearbeitungsdauer, an welcher Maschine wird gearbeitet, welcher Benutzer, beispielsweise welcher Installateur oder Monteur, hat wann die Tätigkeiten durchgeführt, welches Bauteil ist verdrahtet und/ oder verkabelt worden, ist der Montageschritt abgeschlossen, welcher Port/welche Anschlussstelle wurde verwendet, existieren offene Kabel und was sind die Eigenschaften des offenen Kabels, z.B. Länge, Umgebungsparameter, z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, aktueller Projektstand, Schutzklasse, z.B. IP67, auch kann der Benutzer, insbesondere Werker, bei Planabweichungen den Grund der Planabweichung eingeben. Die Installationsdokumentation kann bspw. in einer Datenbank hinterlegt werden. Ein Benutzer kann ggf. mit physischen Handlungen (Tastendruck, Bildschirm, Doppelklick), die Dokumentation auslösen.
Ferner kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, welche die dokumentierten Informationen, vorzugsweise die Bearbeitungsdauern des Benutzers zu den jeweiligen Arbeitsschritten, auswertet. Hierzu kann auch eine Methode einer künstlichen Intelligenz verwendet werden, welche bspw. die Ergebnisse der Auswerteeinheit optimiert. Die Ergebnisse zeigen dem Benutzer Optimierungspotenziale auf, um zukünftig eine Maschine effizienter zu gestalten, Komponenten oder Baugruppen zu optimieren und Auf- und Abbauabläufe zu verbessern. Ferner werden die Kommentare bei Planabweichungen berücksichtigt.
Dabei ist es auch möglich, dass die Dokumentation mit einem Verbindungsmodul 4 funktioniert, welche nicht vorkonfiguriert oder an einer SPS angeschlossen sind. Dadurch werden Fehler vermieden, die durch die Verwendung äußerlich baugleicher, aber unterschiedlich konfigurierter Verbindungsmodule 4 entstehen können. Durch die Kommunikationsfähigkeit dieser Komponenten und durch die Integration sämtlicher relevanter Informationen kann das System auch dazu verwendet werden, den Benutzer bei der Installation der Automatisierungstechnik anzuleiten. Das systematische Sammeln und Dokumentieren aller relevanten Informationen, beispielsweise die verwendeten Komponenten, die Ausführung von Installations- und Wartungsaufgaben oder eingetretene Problemfälle, führen ferner zu gesichertem Wissen über den gegenwärtigen Systemzustand. Durch das automatisierte Erheben und Zuordnen dieser Informationen wird der Prozess deutlich beschleunigt und menschliche Installateure werden von der Dokumentationsaufgabe entlastet. Durch das automatisierte Erheben und Speichern von zu dokumentierenden Informationen kann das Risiko fehlender und/oder falscher Dokumentationen deutlich reduziert werden.
In Fig. 4 ist ein Verfahren 100 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung mit weiteren Einzelheiten visualisiert. Über eine in Fig. 3 dargestellte Installationsvorrichtung 31, also einen Computer 31, wie ein Tablet oder Laptop, kann ein Benutzer zunächst eine Nutzeranmeldung 301 durchführen. Hierzu kann der Nutzer eine grafische Benutzeroberfläche 32 nutzen, welche durch den Computer 31 bereitgestellt wird. Ebenfalls über die Benutzeroberfläche 32 kann eine Projektauswahl 302 erfolgen, durch welche bspw. eine Installationsvorgabe 200 für ein gewünschtes Projekt geladen wird. Damit ist es möglich, einen Beginn 303 für eine Anleitung des Benutzers zur Installation der Maschine 1 mittels wenigstens einer Installationsanweisung einzuleiten.
Optional kann nach dem Beginn 303 zunächst eine Darstellung 304 des letzten ausgeführten Schrittes erfolgen, bspw. der letzten Installationsanweisung und/oder einer anderen Anweisung für die Installation. Zunächst kann eine Identifikation 305 eines Installationselements 10 durch den Benutzer erfolgen, wobei der Benutzer hierzu bspw. eine Detektionsvorrichtung 22 wie einen Handscanner zum Scannen eines Identifikationsmittels 12 am Installationselement 10 nutzt. Anhand des gescannten Identifikationsmittels 12 kann dann der Identifikator 11 ermittelt werden und an den Computer 31 und/oder eine Vorrichtung 30 zur Datenverarbeitung übertragen werden. Anhand des empfangenen Identifikators 11 und der Installationsvorgabe 200 kann dann das Verbindungsmodul 4 und die Anschlussstelle 42 identifiziert werden, an welcher das Installationselement 10 angeschlossen werden soll. Hierzu umfasst die Installationsvorgabe 200 bspw. eine Matrix, in welcher verschiedene Installationselemente 10 den Verbindungsmodulen 4 zugeordnet werden. Sodann kann dem Benutzer durch die Installationsanweisung mitgeteilt werden, welches der Verbindungsmodule 4 hierbei identifiziert wurde. Hierzu leuchtet bspw. ein Anzeigeelemente 41 an dem Verbindungsmodul 4 auf. Dies kann durch eine
Signalübertragung 306 von der Datenverarbeitungsvorrichtung 30 an das Verbindungsmodul 4 ermöglicht werden. Anschließend kann durch den Benutzer eine Verbindung 307 zwischen dem Installationselement 10 und dem Verbindungsmodul 4 hergestellt werden. Anhand der Installationsvorgabe 200 kann eine Bestätigung 308 der korrekten Montage erfolgen. Anschließend ist ggf. eine zumindest teilweise automatisierte Dokumentation 309 der korrekten Montage und Dokumentation 310 der Erledigung des Arbeitsschritts in der Installationsvorgabe 200 möglich. Dies kann z. B. durch eine Darstellung 311 in einer Maschinenübersicht mit einem grünen Haken oder z.B. durch ein Einblenden der betroffenen Verbindung in einem Elektroschaltplan erfolgen und dem Benutzer über die Benutzeroberfläche 32 dargestellt werden. Anschließend kann erneut eine Identifikation eines Installationselements 312 durchgeführt werden. Durch die Anleitung des Benutzers, insbesondere Werkers, bei der Installation der elektrischen Automatisierungstechnik und durch die automatisierte Prüfung, ob ein geeignetes Bauteil ordnungsgemäß angeschlossen wurde, kann eine fehlerfreie Herstellung des Systems 2 sichergestellt werden.
Danach kann durch den Benutzer eine Verbindung zwischen dem Installationselement und einem Gerät, wie beispielsweise einem Aktor und/oder einem Hub und/oder einem Sensor, hergestellt werden (nicht abgebildet). Anhand der Installationsvorgabe 200 kann eine Bestätigung der korrekten Montage erfolgen. Anschließend ist ggf. eine zumindest teilweise automatisierte Dokumentation der korrekten Montage und Dokumentation der Erledigung des Arbeitsschritts in der Installationsvorgabe 200 möglich. Dies kann z. B. durch eine Darstellung in einer Maschinenübersicht mit einem grünen Haken oder z.B. durch ein Einblenden der betroffenen Verbindung in einem Elektroschaltplan erfolgen und dem Benutzer über die Benutzeroberfläche 32 dargestellt werden. Diese Arbeitsschritte entsprechen prinzipiell den Arbeitsschritten 307 bis 311.
Obwohl einige Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Element oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals eines entsprechenden Geräts dar.
Ausführungsformen der Erfindung können auf einem Computersystem implementiert werden. Bei dem Computersystem kann es sich um ein lokales Computergerät (z. B.
Personalcomputer, Laptop, Tablet-Computer oder Mobiltelefon) mit einem oder mehreren Prozessoren und einem oder mehreren Speichergeräten handeln oder um ein verteiltes Computersystem (z. B. ein Cloud-Computersystem mit einem oder mehreren Prozessoren und einem oder mehreren Speichergeräten, die an verschiedenen Orten verteilt sind, z. B. bei einem lokalen Client und/oder einer oder mehreren entfernten Serverfarmen und/oder Datenzentren). Das Computersystem kann jede beliebige Schaltung oder Kombination von Schaltungen umfassen. In einer Ausführungsform kann das Computersystem einen oder mehrere Prozessoren beliebiger Art umfassen. Der hier verwendete Begriff „Prozessor“ kann jede Art von Rechenschaltung bezeichnen, z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen CISC-Mikroprozessor (Complex Instruction Set Computing), einen RISC-Mikroprozessor (Reduced Instruction Set Computing), einen VLIW-Mikroprozessor (Very Long Instruction Word), einen Grafikprozessor, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen Mehrkernprozessor, ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder jede andere Art von Prozessor oder Verarbeitungsschaltung. Andere Arten von Schaltkreisen, die im Computersystem enthalten sein können, können ein kundenspezifischer Schaltkreis, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (AsIC) oder ähnliches sein, wie z. B. ein oder mehrere Schaltkreise (z. B. ein Kommunikationsschaltkreis) zur Verwendung in drahtlosen Geräten wie Mobiltelefonen, Tablet-Computern, Laptop-Computern, Zwei-Wege- Funkgeräten und ähnlichen elektronischen Systemen. Das Computersystem kann eine oder mehrere Speichervorrichtungen enthalten, die ein oder mehrere für die jeweilige Anwendung geeignete Speicherelemente umfassen können, wie z. B. einen Hauptspeicher in Form eines Direktzugriffsspeichers (RAM), eine oder mehrere Festplatten und/oder ein oder mehrere Laufwerke, die Wechseldatenträger wie Compact Disks (CD), Flash-Speicherkarten, digitale Videodisks (DVD) und dergleichen verarbeiten. Das Computersystem kann auch ein Anzeigegerät, einen oder mehrere Lautsprecher und eine Tastatur und/oder ein Steuergerät enthalten, das eine Maus, einen Trackball, einen Touchscreen, ein Spracherkennungsgerät oder ein anderes Gerät umfassen kann, das es einem System benutzer ermöglicht, Informationen in das Computersystem einzugeben und Informationen von ihm zu empfangen.
Einige oder alle Verfahrensschritte können von einem Hardware-Gerät (oder unter Verwendung eines solchen) ausgeführt werden, wie z. B. einem Prozessor, einem Mikroprozessor, einem programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung. In einigen Ausführungsformen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte von einem solchen Gerät ausgeführt werden.
Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsformen der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann unter Verwendung eines nicht-übertragbaren Speichermediums wie eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einer Blu-Ray, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers erfolgen, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem Zusammenwirken (oder Zusammenwirken können), so dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Einige Ausführungsformen der Erfindung umfassen einen Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem zusammenzuarbeiten, so dass eines der hier beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Im Allgemeinen können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode zur Durchführung eines der Verfahren dient, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann zum Beispiel auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsformen umfassen das Computerprogramm zur Durchführung eines der hier beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist daher ein Speichermedium (oder ein Datenträger oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren gespeichert ist, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind typischerweise greifbar und/oder nicht-übertragbar. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät, wie hierin beschrieben, mit einem Prozessor und dem Speichermedium.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist daher ein Datenstrom oder eine Folge von Signalen, die das Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellen. Der Datenstrom bzw. die Signalfolge kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass er bzw. sie über eine Datenkommunikationsverbindung, z.B. über das Internet, übertragen werden kann.
Eine weitere Ausführungsform umfasst ein Verarbeitungsmittel, z. B. einen Computer oder ein programmierbares Logikgerät, das so konfiguriert oder angepasst ist, dass es eines der hierin beschriebenen Verfahren durchführen kann. Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das so konfiguriert ist, dass sie bzw. es ein Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren an einen Empfänger überträgt (z. B. auf elektronischem oder optischem Weg). Bei dem Empfänger kann es sich beispielsweise um einen Computer, ein mobiles Gerät, ein Speichergerät oder dergleichen handeln. Die Vorrichtung oder das System kann zum Beispiel einen Dateiserver zur Übertragung des Computerprogramms an den Empfänger umfassen. In einigen Ausführungsformen kann eine programmierbare Logikvorrichtung (z. B. ein feldprogrammierbares Gate-Array) verwendet werden, um einige oder alle Funktionen der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann ein feldprogrammierbares Gate-Array mit einem Mikroprozessor Zusammenarbeiten, um eines der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise von einem beliebigen Hardware-Gerät durchgeführt.
Liste der Bezugszeichen
1 Maschine, Anlage
2 System
3 Mastermodul
4 Modul, Switch, Komponente, Verbindungsmodul
5 Geräte, Sensor, Aktor
6 Hub
8 Steuerungsvorrichtung, SPS
9 Schaltschrank
10 Installationselement
11 Identifikator
12 Identifikationsmittel, maschinenlesbarer Code
13 Energieversorgung
20 Computerprogramm
21 Bussystem
22 Detektionsvorrichtung
30 Vorrichtung
31 Computer
32 Benutzeroberfläche
33 Datenspeicher
41 Anzeigeelement
42 Anschlussstelle, Steckplatz
100 Verfahren
101 erster Verfahrensschritt
102 zweiter Verfahrensschritt
103 dritter Verfahrensschritt
104 vierter Verfahrensschritt 200 Installationsvorgabe
301 Nutzeranmeldung
302 Projektauswahl
303 Beginn Anleitung 304 Darstellung letzter ausgeführter Schritt
305 Identifikation eines Installationselements, insbesondere Kabels
306 Signal an Komponente zum Aufleuchten des Anzeigeelements
307 Verbindung zwischen Kabel und Modul hergestellt
308 Bestätigung korrekte Montage 309 Dokumentation korrekte Montage
310 Dokumentation Arbeitsschritt erledigt
311 Darstellung Maschinenübersicht
312 Identifikation eines Installationselements

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Betreiben eines Verbindungsmoduls (4) bei einer computergestützten Installation einer Maschine (1), insbesondere einer Anlage (1), wobei das Verbindungsmodul (4) für eine dezentrale und modulare Verbindung von Komponenten der Maschine (1) ausgeführt ist, wobei das Verfahren (100) die nachfolgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Installationsfunktion des Verbindungsmoduls (4) für die Installation der Maschine (1), wobei die Installationsfunktion eine Ausgabe einer Installationsinformation für eine Unterstützung einer Herstellung der Verbindung der Komponenten initiiert;
Bereitstellen einer Betriebsfunktion des Verbindungsmoduls (4) für einen Betrieb der installierten Maschine (1), wobei die Betriebsfunktion eine elektrische Ausgabe an die verbundenen Komponenten initiiert; und
Initiieren eines Installationsmodus bei dem Verbindungsmodul (4), wobei die Betriebsfunktion deaktiviert, und die Installationsfunktion aktiviert wird.
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , wobei das Verbindungsmodul (4) wenigstens ein Anzeigeelement (41) aufweist, um eine Anzeige für die Betriebsfunktion bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Anzeigeelement (41) jeweils einer Anschlussstelle (42) des Verbindungsmoduls (4) für die Verbindung mit einer jeweils zu verbindenden Komponente zugeordnet ist, wobei das Verfahren (100) den nachfolgenden Schritt umfasst:
Initiieren einer Aktivierung des Anzeigeelements (41) durch die Installationsfunktion zur Ausgabe der Installationsinformation, um die Anschlussstelle (42) für die jeweils zu verbindende Komponente anzuzeigen.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 2, wobei das Initiieren der Aktivierung des Anzeigeelements (41) auf folgende Schritte basiert, um die Ausgabe der Installationsinformation basierend auf einem empfangenen Identifikator (11) und einer Installationsvorgabe (200) zu initiieren:
Bereitstellen der Installationsvorgabe (200), welche eine Zuordnung des Verbindungsmoduls (4) und weiteren räumlich dezentral angeordneten Verbindungsmodulen (4) der Maschine (1) mit den Komponenten spezifiziert;
Empfangen des Identifikators (11) der jeweils zu verbindenden Komponente, wobei die Komponente in der Form eines Installationselements (10) oder einer sonstigen Komponente ausgeführt ist; und
Identifizieren (103) der jeweils zu verbindenden Komponente (4) und/oder des zur Verbindung zugeordneten Verbindungsmoduls (4) anhand der bereitgestellten Installationsvorgabe (200).
4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (100) ferner den nachfolgenden Schritt umfasst:
Bereitstellen einer Prüffunktion zur Prüfung der Herstellung der Verbindung und/oder einer Funktion der Komponenten und/oder der Betriebsfunktion und/oder eines Verbindungszustands der Verbindung, wobei die Prüffunktion die elektrische Ausgabe an die jeweils verbundene Komponente initiiert.
5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsfunktion die elektrische Ausgabe in der Form einer Ausgabe eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung an die Komponenten initiiert, wobei die elektrische Ausgabe an Anschlussstellen (42) des Verbindungsmoduls (4) für die Verbindung der Komponenten vorgesehen ist, um die mit den Anschlussstellen (42) verbundenen Komponenten zu betreiben.
6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei die Deaktivierung der Betriebsfunktion durchgeführt wird, um zu verhindern, dass die jeweils zu verbindende Komponente bei der Installation betrieben wird, wobei im Installationsmodus der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung an der jeweiligen Anschlussstelle (42) zumindest reduziert wird.
7. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach einem Abschluss der Installation der Installationsmodus verlassen und ein Betriebsmodus für die Bereitstellung der Betriebsfunktion initiiert wird.
8. Verfahren (100) nach Anspruch 7, wobei das Verbindungsmodul (4) wenigstens ein Anzeigeelement (41) aufweist, um eine Anzeige für die Betriebsfunktion bereitzustellen, wobei das wenigstens eine Anzeigeelement (41) wenigstens einer Anschlussstelle (42) des Verbindungsmoduls (4) zugeordnet ist, wobei im Betriebsmodus das Anzeigeelement (41) in einer anderen Farbe und/oder einer anderen Blinkfrequenz und/oder einer anderen Helligkeit als im Installationsmodus aufleuchtet.
9. Verfahren (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die elektrische Ausgabe an Anschlussstellen (42) des Verbindungsmoduls (4) für die Verbindung der Komponenten vorgesehen ist, wobei die elektrische Ausgabe an den Anschlussstellen (42) im Betriebsmodus durch eine Steuerungsvorrichtung (8) außerhalb des Verbindungsmoduls (4), vorzugsweise eine SPS, definiert wird, und im Installationsmodus durch eine Installationsvorrichtung außerhalb des Verbindungsmoduls (4) und der Steuerungsvorrichtung (8) definiert wird, wobei vorzugsweise eine funktionelle Verbindung zu der Steuerungsvorrichtung (8) zur Ansteuerung der Komponenten über die Anschlussstellen (42) im Betriebsmodus aktiv und/oder konfiguriert und im Installationsmodus inaktiv und/oder unkonfiguriert ist.
10. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Installationsmodus durch wenigstens ein Anzeigeelement (41) des Verbindungsmoduls (4) signalisiert wird, um den Installationsmodus vom Betriebsmodus sichtbar anhand des wenigstens einen Anzeigeelements (41) zu unterscheiden.
11. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponenten zumindest ein Verbindungselement und/oder ein Kabel und/oder ein Bauteil und/oder einen Aktor und/oder einen Sensor und/oder ein weiteres Verbindungsmodul umfassen.
12. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Initiieren einer Aktivierung eines Anzeigeelements (41) des Verbindungsmoduls (4) durch die Installationsfunktion zur Ausgabe der Installationsinformation mit einer Ausgabe einer weiteren Installationsinformation in der Form einer Installationsanweisung zur Unterstützung eines Benutzers bei der Installation synchronisiert ist, wobei vorzugsweise die Ausgabe der weiteren Installationsinformation zumindest einen der nachfolgenden Schritte umfasst:
Initiieren einer Anzeige einer Anschlussstelle (42), insbesondere eines Steckplatzes (42), der elektrischen Komponente (4) für das Installationselement (10) auf einer Benutzeroberfläche (32) eines Computers (31), wobei die Benutzeroberfläche (32) einen digitalen Zwilling zumindest eines Teils der Maschine (1) visualisiert, und vorzugsweise einen mechanischen und/oder einen elektrischen Aufbau des Teils der Maschine (1) visualisiert;
Initiieren einer Anzeige einer Anschlussstelle (42), insbesondere eines Steckplatzes (42), der elektrischen Komponente (4) für das Installationselement (10) mittels Erweiterter Realität und/oder mittels eines Kleidungsstücks und/oder mittels einer Detektionsvorrichtung (22) und/oder durch ein optisches und/oder akustisches Signal;
Initiieren einer Ausgabe der Installationsanweisung als eine Anweisung für den Benutzer, das Installationselement (10) an eine bestimmte Anschlussstelle (42) der elektrischen Komponente (4) anzuschließen, wobei vorzugsweise die Anschlussstelle (42) anhand der Installationsvorgabe (200) ermittelt wird;
Initiieren einer akustischen Ausgabe, insbesondere einer Sprachausgabe, der Installationsanweisung.
13. Verbindungsmodul (4) für eine dezentrale und modulare Verbindung von Komponenten einer Maschine (1), wobei das Verbindungsmodul (4) zur Ausführung der Schritte des Verfahrens (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
14. Computerprogramm (20), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer (30), vorzugsweise des Verbindungsmoduls (4) nach Anspruch 13, diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
15. Vorrichtung (30) zur Datenverarbeitung, vorzugsweise für das Verbindungsmodul (4) nach Anspruch 13, umfassend Mittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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