DE102010043405A1

DE102010043405A1 - Verfahren und System zur Planung mechatronischer Systeme mit Mechatronikeinheiten

Info

Publication number: DE102010043405A1
Application number: DE201010043405
Authority: DE
Inventors: Matthias Foehr; Lorenz Hundt; Arndt Lüder; Thomas Wagner
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012025364A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Planungsverfahren für ein mechatronisches System, das mehrere Mechatronikeinheiten aufweist, wobei für jede Mechatronikeinheit eine Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert ist, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstruktur Informationen über die jeweilige Mechatronikeinheit aufweist, und wobei eine Prozessablauf-Datenstruktur gespeichert ist, welche Informationen über den Prozessablauf des mechatronischen Systems umfasst, mit den Schritten: a) Auswählen (S1) von mindestens zwei Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur, b) automatisches Erstellen (S2) einer Hierarchie der ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen in übergeordnete und untergeordnete Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gegliedert werden, c) Bereitstellen (S3) von Schnittstellen in den ausgewählten übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf den in den untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen angegebenen Schnittstellen, d) Festlegen (S4) einer Zuordnung jeder der bereitgestellten Schnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu den Schnittstellen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, wobei die Zuordnung in der übergeordneten und/oder der jeweiligen untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert wird. Ferner wird eine Planungsvorrichtung offenbart.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Planung mechatronischer Systeme mit Mechatronikeinheiten
Die Mechatronik beschäftigt sich interdisziplinär mit dem Zusammenwirken mechanischer, elektronischer und informationstechnischer Einheiten in mechatronischen Systemen.
In der Mechatronik werden Mechanik, Elektronik und Informatik miteinander verschmolzen und anstelle von mehreren Modellen ein mechatronisches Gesamtsystem beschrieben. Mechatronische Systeme haben die Funktion, mit Sensorik, Prozessorik, Aktorik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik eine gegebene technische Problemstellung zu lösen.
Mechatronische Systeme lösen die gegebene Problemstellung indem sie Mechatronikeinheiten in geeigneter Weise verknüpfen. Als Mechatronikeinheit werden im Allgemeinen die einzelnen Bestandteile eines mechatronischen Systems bezeichnet. Ein Greifarm oder ein Förderband können zum Beispiel Mechatronikeinheiten sein.
Mechatronische Systeme, welche komplexe Problemstellungen lösen, können aus einer großen Anzahl einzelner Mechatronikeinheiten bestehen. Nicht selten besteht ein mechatronisches System aus mehreren tausend Mechatronikeinheiten.
Um solche komplexen mechatronischen Systeme herstellen zu können ist ein aufwendiges Entwicklungsverfahren notwendig. In diesem Entwicklungsverfahren wird ein mechatronisches System zuerst geplant und simuliert. Erst wenn eine Simulation des Systems erfolgreich verläuft, wird das mechatronische System aufgebaut und getestet. Dieses vorgehen ist aufwendig und zeitintensiv.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizientes Planungsverfahren für mechatronische Systeme bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen, und durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 7 genannten Merkmalen gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Ein Planungsverfahren für ein mechatronisches System, das mehrere Mechatronikeinheiten aufweist, wobei für jede Mechatronikeinheit eine Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert ist, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstruktur Informationen bzw. Informationsdaten über die jeweilige Mechatronikeinheit aufweist, und wobei eine Prozessablauf-Datenstruktur gespeichert ist, welche Informationen über den Prozessablauf des mechatronischen Systems umfasst, mit den folgenden Schritten: Auswählen von mindestens einer Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur, automatisches Erstellen einer Hierarchie der ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen in übergeordnete und untergeordnete Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gegliedert werden, Bereitstellen von Schnittstellen in den ausgewählten, übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf den in den untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen angegebenen Schnittstellen, Festlegen einer Zuordnung jeder der bereitgestellten Schnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu den Schnittstellen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, wobei die Zuordnung in der übergeordneten und/oder der jeweiligen untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert wird, automatisches Vergeben von Attributen zu den jeweiligen Schnittstellen.
– Die Erfindung schafft ferner eine Planungsvorrichtung zur
Planung eines mechatronischen Systems, insbesondere zur Planung eines mechatronischen Systems gemäß dem Planungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit: einem Mechatronikeinheit-Datenstruktur-Speicher, welcher mindestens eine Mechatronikeinheit-Datenstruktur speichert, einem Prozessablauf-Datenstruktur-Speicher, welcher mindestens eine Prozessablauf-Datenstruktur speichert, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen in übergeordnete und untergeordnete Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gegliedert werden, einer ersten Auswahlvorrichtung, welche mindestens zwei Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf der mindestens einen gespeicherten Prozessablauf-Datenstruktur, auswählt, einer Erstellungsvorrichtung, welche eine Hierarchie der ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur automatisch erstellt, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen in übergeordnete und untergeordnete Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gegliedert werden, einer Bereitstellungsvorrichtung, welche Schnittstellen in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, welche den jeweils übergeordneten Mechatronikeinheiten entsprechen, basierend auf den in den Mechatronikeinheit-Datenstrukturen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheiten angegebenen Schnittstellen, bereitstellt, und mit einer Festlegungsvorrichtung, welche die Zuordnung jeder der bereitgestellten Schnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu den Schnittstellen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen festlegt, wobei die Zuordnung in der übergeordneten und/oder der jeweiligen untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert wird.

Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass einzelne Mechatronikeinheiten wiederum aus weiteren Mechatronikeinheiten aufgebaut sein können. Beispielsweise kann ein Greifarm wiederum aus Mechatronikeinheiten, wie einem elektrischen Motor, mindestens einem Positionssensor und einer mechanischen Greifeinheit bestehen.
Dievorliegende Erfindung trägt dieser Erkenntnis Rechnung und stellt ein Planungsverfahren bereit, welches diese hierarchische Sichtweise auf Mechatronikeinheiten zur automatisierten Planung eines mechatronischen Systems berücksichtigt.
Das hier vorgestellte Planungsverfahren basiert auf Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, welche die Informationen über eine jeweilige Mechatronikeinheit beinhalten, welche für eine automatisierte Planung des mechatronischen Systems notwendig sind. Ferner basiert das Planungsverfahren auf einer Prozessablauf-Datenstruktur, die den. Prozess und damit die gewünschte Funktion des mechatronischen Systems beschreibt, welches geplant wird.
Die Aufbereitung der Informationen über Mechatronikeinheiten in Form einer Mechatronikeinheiten-Datenstruktur ermöglicht das automatisierte Planen eines mechatronischen Systems. Dazu werden die Schnittstellen über welche eine Mechatronikeinheit verfügt in Geräteschnittstellen und Ausführungsschnittstellen unterteilt. Über die Geräteschnittstellen kommuniziert eine Mechatronikeinheit mit untergeordneten Mechatronikeinheiten. Über die Ausführungsschnittstellen kommuniziert die Mechatronikeinheit mit übergeordneten Mechatronikeinheiten.
Der mechatronische Planungsprozess ist funktionsorientiert. Dies spiegelt sich vor allem darin wieder, das Mechatronikeinheiten als Funktionsbereitsteller betrachtet und in entsprechender Weise dargestellt werden. Bei der Realisierung eines mechatronischen Systems müssen daher Möglichkeiten gefunden werden, die geforderten Funktionen des mechatronischen Systems durch Mechatronikeinheiten zu realisieren. Dementsprechend erfolgt eine Auswahl verwendbarer Mechatronikeinheiten auf Grundlage der von den Mechatronikeinheiten bereitgestellten Funktionen. In der Mechatronikeinheit-Datenstruktur ist diese in den Funktionsabläufen beschrieben. Somit kann auf Grundlage der von einem Planer in der Prozessablauf-Datenstruktur vorgegebenen Funktionsabläufe eine automatische Auswahl von verfügbaren und potentiell geeigneten Mechatronikeinheiten getroffen werden. Dabei wird die genaue (z. B. steuerungstechnische) Umsetzung nicht notwendigerweise berücksichtigt. Es ist zum Beispiel keine genauere Kenntnis über die verwendete SPS Programmiersprache notwendig, um die Funktion der jeweiligen Mechatronikeinheit zu identifizieren. Zudem ist es möglich, Methoden des plattformunabhängigen Systementwurfs zu realisieren. So können in einer Programmorganisationseinheit (POE) einer Mechatronikeinheit-Datenstruktur Codeteile für verschiedene SPS-Systeme unterschiedlicher SPS-Lieferanten (z. B. Siemens, ABB, Festo, etc.) hinterlegt werden. Der Nutzer trifft dann die Auswahl des Systemlieferanten und das erfindungsgemäße Planungssystem erzeugt automatisch auf Grund der in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur hinterlegten Codeteile den Code für das mechatronische System.
Sind die Mechatronikeinheiten ausgewählt, können die ausgewählten Mechatronikeinheiten miteinander verknüpft werden, um die gewünschte Gesamtfunktion zu erzielen. Bisher erfolgte dies händisch, indem einzelne Signale einer Mechatronikeinheit mit der entsprechenden Gegenstelle verbunden wurden. Auf Grundlage der Mechatronikeinheit-Datenstruktur lässt sich der Verknüpfungsprozess automatisieren. Innerhalb der Schnittstellenstruktur steht jedem Signal immer ein Gegenstück gegenüber. Beispielsweise sind, wie oben beschrieben, in der Hierarchie des mechatronischen Systems Signale von Ausführungsschnittstellen stets mit den Geräteschnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit logisch verbunden bzw. verknüpft. Dabei existiert an der übergeordneten Mechatronikeinheit ein Signal vom entgegengesetzten Typ zu dem Typ des verbundenen Signals der untergeordneten Einheit. Sensorausgänge sind also zum Beispiel stets mit einem Eingangssignal der Geräteschnittstelle verbunden. Sobald ein solches Eingangssignal existiert, können beide Signale miteinander verbunden bzw. verknüpft werden. Wird ein mechatronisches System Bottom-Up modelliert, so können automatisch alle Signale von Mechatronikeinheiten, die einer übergeordneten Mechatronikeinheit untergeordnet sind, gesammelt werden. Dabei wird berücksichtigt, ob es sich bei den Signalen um das Signal eines Aktors oder eines Sensors oder um das Signal einer weiteren Mechatronikeinheit handelt. Bei Signalen von Aktoren oder Sensoren, werden alle zugehörigen Signale direkt in der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur übernommen. Handelt es sich um Signale einer untergeordneten Mechatronikeinheit, werden lediglich die Signale aus der Ausführungsschnittstelle übernommen. In diesem Fall wird für jedes Signal einzeln der jeweilige Signaltyp bestimmt. In der Geräteschnittstelle der übergeordneten Mechatronikeinheit wird nun ein Signal vom gegensätzlichen Typ für jedes der Signale der untergeordneten Mechatronikeinheiten automatisch erstellt. Für einen Signalausgang wird also ein Signaleingang erstellt und umgekehrt. In alternativen Ausgestaltungsformen können auch neutrale Signale, die weder ein Eingangs- noch ein Ausgangssignal oder ein bidirektionales Signal darstellen, automatisch miteinander verknüpft werden. Anschließend werden das Ursprungssignal und das erstellte Signal automatisch miteinander verbunden. Dabei werden vorzugsweise auch die Signalbeschreibung und die allgemeinen Eigenschaften der Signale, wie zum Beispiel der Signaltyp oder die Kanalbreite (zum Beispiel bei analogen Signalen), mitgeführt und in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur der übergeordneten Mechatronikeinheit gespeichert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Planungsverfahren den Schritt auf, eine Anzahl von Ein- und/oder Ausgabemodulen mit physikalischen Kanälen für eine Steuerung des mechatronischen Systems zu ermitteln, wobei ein physikalischer Kanal für jedes der in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gespeicherten Ein- und/oder Ausgabesignale vorgesehen ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung weist das Planungsverfahren die Schritte auf, in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gespeicherten Signalnamen zu den physikalischen Kanälen der Ein- und Ausgabemodule zuzuweisen, und kommunikationsrelevante Parameter, basierend auf in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gespeicherten Signal- und Kanaleigenschaften zu spezifizieren, und die spezifizierten kommunikationsrelevanten Parameter in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu speichern.
Im Laufe eines Planungsprozesses eines Produktionssystems wird die Struktur der zu nutzenden Steuerung festgelegt. Dabei stellt sich dann unter Anderem die Frage, wie die Ein- und Ausgangsstruktur dieser Steuerungshardware gestaltet sein muss (z. B. welcher Typ E/A-Module (Ein/Ausgabe-Module) wird benötigt und welche Kanäle dieser Karte werden an welche Mechatronikeinheit angeschlossen). Ist bekannt, wie viele Steuerungen verwendet werden sollen und welche POEs auf welcher Steuerung implementiert werden sollen, lassen sich automatisch die benötigten E/A-Module pro Steuerung ermitteln. Dazu werden alle Signale der Geräteschnittstelle überprüft. Handelt es sich bei der angeschlossenen Mechatronikeinheit um eine Mechatronikeinheit mit mehreren Einzelgeräten, wie zum Beispiel Sensoren und Aktoren, so wird weiterhin geprüft, ob diese untergeordneten Mechatronikeinheiten durch die gleiche oder eine andere Steuerung, für die die Zuweisung der Signale geplant wird, gesteuert wird oder ob diese durch eine andere Steuerung gesteuert werden. Handelt es sich um die gleiche Steuerung, so handelt es sich bei den Signalen um Softwaresignale und damit steuerungsinterne Signale. Wird die untergeordnete Funktion durch eine weitere Steuerung realisiert, so handelt es sich um Signale, die über ein Kommunikationsmodul weitergegeben werden müssen. Ferner wird überprüft, ob die Ausführungsschnittstelle der untergeordneten Mechatronikeinheit Signale aufweist welche „extern” mit der Umwelt gekoppelt sind, da diese keine internen Kommunikationsschnittstellen auf der SPS darstellen, sondern externe Schnittstellen, welche über ein E/A-Modul geleitet werden. Handelt es sich bei der angeschlossenen Mechatronikeinheit um ein Einzelgerät, wie zum Beispiel einen Sensor oder Aktor, so wird dieses Signal über ein E/A-Modul weitergegeben. Auf diese Weise lassen sich benötigte Eingänge und Ausgänge sowie deren Art (analog/digital) für jede Steuerung automatisch ermitteln und damit der Entwicklungsprozess des mechatronischen Systems beschleunigen.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Planungsverfahren den Schritt auf, die in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gespeicherten Funktionspläne zu einem übergeordneten Funktionsplan für das mechatronische System zu integrieren. Damit wird eine Programmierung von Steuerungen des mechatronischen Systems auf Funktionsplanbasis möglich, wobei dies die Programmierung und damit die Entwicklung bzw. Planung des mechatronischen Systems vereinfacht. In alternativen Ausgestaltungsformen erfolgt zumindest ein Teil der Programmierung auf manueller Basis.
In einer möglichen Ausgestaltung weist das Planungsverfahren den Schritt auf, eine Steuerung für das mechatronische System, basierend auf dem Funktionsplan des mechatronischen Systems auszuwählen, wobei die Steuerung derart ausgewählt wird, dass alle in der Prozessablauf-Datenstruktur gespeicherten Abläufe mit dieser einen Steuerung ausgeführt werden können und in der Steuerung möglichst wenig Ressourcen der Steuerung ungenutzt bleiben. Durch die automatische Auswahl einer Steuerung wird der Entwicklungsprozess weiter beschleunigt. Ferner wird sichergestellt, dass möglichst wenig Ressourcen, wie zum Beispiel Rechenleistung und/oder Speicher, der Steuerung, ungenutzt bleiben.
In einer weiteren Ausgestaltung des Planungsverfahrens werden mindestens zwei Steuerungen für das mechatronische System ausgewählt. Ferner wird die Ausführung der in der Prozessablauf-Datenstruktur gespeicherten Abläufe auf diese mindestens zwei Steuerungen aufgeteilt. Verfügt eine Steuerung nicht über die ausreichenden Ressourcen, um ein gesamtes mechatronisches System zu steuern, so können automatisch zwei oder mehr Steuerungen ausgewählt werden. Durch die automatische Auswahl wird der Entwicklungsprozess weiter beschleunigt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist die Funktion zumindest eines der Elemente der Planungsvorrichtung durch einen Computer oder Rechner implementiert.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein Ablaufdiagramm einer möglichen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Planungsverfahrens,
2 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Planungsvorrichtung,
3 ein Diagramm einer möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Mechatronikeinheit-Datenstruktur,
4 ein Diagramm zur Erläuterung der Konsistenzregeln innerhalb einer Mechatronikeinheit-Datenstruktur,
5 ein Diagramm zur Erläuterung der Interaktion zweier Mechatronikeinheiten,
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer möglichen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Planungsverfahrens.
In 1 beginnt das Planungsverfahren mit dem Schritt S1 und setzt sich dann in dem Schritt S2, über den Schritt S3 zu dem abschließenden Schritt S4 fort.
In Schritt S1 werden mindestens zwei Mechatronikeinheit-Datenstrukturen ME-DS, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur PA-DS ausgewählt. Dabei weist die Prozessablauf-Datenstruktur PA-DS Informationen bzw. Informationsdaten zu der Funktion des zu planenden mechatronischen Systems auf. Diese Informationen umfassen unter Anderem die Funktionsabläufe des mechatronischen Systems. Basierend auf dem bekannten Funktionsablauf des mechatronischen Systems, werden mindestens zwei Mechatronikeinheiten-Datenstrukturen ausgewählt, die jeweils einer Mechatronikeinheit entsprechen, wobei die Mechatronikeinheiten dazu ausgebildet sind, den Funktionsablauf des zu planenden mechatronischen Systems umzusetzen. Beispielsweise kann der in der Prozessablaufdatenstruktur beschriebene Funktionsablauf, das Erfassen einer Objekteigenschaft, zum Beispiel einer Farbe eines Objekts, und das Aussortieren bestimmter Objekte mit einem Greifarm beinhalten. Hierzu werden die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen für einen Farbsensor und einen Greifarm ausgewählt, wobei der Greifarm z. B. aus einem elektrischen Motor, einem Lagesensor für den Arm und einem mechanischen Greifelement mit einem Endanschlagssensor besteht. Für die oben genannte Funktion werden also insgesamt fünf Mechatronikeinheit-Datenstrukturen ausgewählt, die Mechatronikeinheit-Datenstruktur für den Farbsensor, für den Greifarm, für den elektrischen Motor, für den Lagesensor, für den Arm und für das mechanische Greifelement mit einem Endanschlagssensor. In alternativen Ausgestaltungsformen weisen die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen je nach Art der Mechatronikeinheit, welcher die jeweilige Mechatronikeinheit-Datenstruktur zugeordnet ist unterschiedliche Mengen an Informationen auf. So kann, um die Komplexität einer Mechatronikeinheit-Datenstruktur, welche einer einfachen Mechatronikeinheit, wie zum Beispiel einem Motor zugeordnet ist, zu reduzieren, die Menge der Informationen auf Schnittstellen und Signale reduziert werden. Eine detaillierte Funktionsbeschreibung ist in solch einem Fall nicht notwendig.
In dem zweiten Schritt S2 wird eine Hierarchie der Mechatronikeinheiten, basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur, erstellt. In dem oben genannten Beispiel werden der elektrische Motor, der Lagesensor für den Arm und das mechanische Greifelement mit einem Endanschlagssensor unter dem Greifarm angeordnet und der Greifarm selbst, sowie der Farbsensor werden auf der gleichen Ebene der Daten-Hierarchie angeordnet.
In dem Schritt S3 werden Schnittstellen in den Mechatronikeinheit-Datenstrukturen der übergeordneten Mechatronikeinheit bereitgestellt. Diese bilden dort Geräteschnittstellen und entsprechen Ansteuerschnittstellen der Ausführungsschnittstelle einer jeweiligen untergeordneten Mechatronikeinheit. In der Mechatronikeinheit-Datenstruktur des Greifarms werden also die Schnittstellen, welche in den Mechatronikeinheit-Datenstrukturen für den elektrischen Motor, für den Lagesensor für den Arm und für das mechanische Greifelement mit einem Endanschlagssensor als Ein- oder Ausgabeschnittstellen angegeben sind, als neue Schnittstellen angelegt. Dabei werden die Schnittstellen, welche in der untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur als Eingangsschnittstellen abgelegt sind, in der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur als Ausgangsschnittstellen bereitgestellt und umgekehrt.
In einem letzten Schritt S4 wird die Zuordnung der bereitgestellten Schnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu den Schnittstellen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen vorgenommen. Die Zuordnung wird in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur der unter- und der übergeordneten Mechatronikeinheiten gespeichert.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Planungsvorrichtung 1.
Die Planungsvorrichtung 1 weist einen Mechatronikeinheit-Datenstruktur-Speicher 2, welcher mit einer ersten Auswahlvorrichtung 4, einer Erstellungsvorrichtung 5, einer Bereitstellungsvorrichtung 6 und einer Festlegungsvorrichtung 7 gekoppelt ist, auf. Weiterhin weist die Planungsvorrichtung 1 einen Prozessablauf-Datenstruktur-Speicher 3 auf, welcher mit der ersten Auswahlvorrichtung 4 und der Erstellungsvorrichtung 5 verbunden ist. Ferner ist die erste Auswahlvorrichtung 4 mit der Erstellungsvorrichtung 5, der Bereitstellungsvorrichtung 6 und der Festlegungsvorrichtung 7 verbunden. Die Erstellungsvorrichtung 5 ist mit der Bereitstellungsvorrichtung 6, und die Bereitstellungsvorrichtung 6 mit der Festlegungsvorrichtung 7 verbunden.
Der Mechatronikeiheit-Datenstruktur-Speicher 2 sowie der Prozessablauf-Datenstruktur-Speicher 3 sind als Speicher einer Rechenvorrichtung, zum Beispiel eines Computers, ausgebildet. Die Funktionen der ersten Auswahlvorrichtung 4, der Erstellungsvorrichtung 5, der Bereitstellungsvorrichtung 6 und der Festlegungsvorrichtung 7 können in einem ASIC, einem FPGA oder innerhalb des Prozessors eines Computers implementiert sein.
In einer alternativen Ausgestaltung sind der Mechatronikeiheit-Datenstruktur-Speicher 2 sowie der Prozessablauf-Datenstruktur-Speicher 3 in einem Server integriert, der über eine Netzwerkverbindung mit den weiteren Komponenten der Planungsvorrichtung 1 verbunden ist. Dabei können die weitern Komponenten der Planungsvorrichtung 1 in einem einzigen Computer integriert sein.
3 zeigt ein Diagramm einer möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Mechatronikeinheit-Datenstruktur ME-DS.
Das Diagramm in 3 verwendet Symbole aus dem UML Standard für Klassendiagramme. Ein Dreieck bedeutet, dass die Klasse welche an dem Ende des Pfeils steht, an welchem sich das Dreieck nicht befindet, eine Unterklasse der Klasse ist, an der sich das Dreieck befindet. Zwei weitere UML Symbole werden in 3 verwendet, eine ausgefüllte und eine nicht ausgefüllte Raute. In der grafischen Darstellung einer Komposition dekoriert eine ausgefüllte Raute das Ende, das mit dem Ganzen verbunden ist. Im Fall einer Aggregation ist es eine nicht ausgefüllte Raute. Die Komposition ist ein Spezialfall der Aggregation und bildet den Fall ab, bei dem die Teile nicht ohne das Ganze existieren können. Eine Mechatronikeinheit ME bildet das Kernelement der 3. und ein Gerät G ist als Unterklasse der Mechatronikeinheit ME dargestellt. Gleichzeitig bildet das Gerät G auch Teil einer Mechatronikeinheit ME. Ferner weist eine Mechatronikeinheit ME null bis beliebig viele Parameter P, mindestens einen Funktionsablauf FA, mindestens eine Funktionen F, genau einen Satz Geometrie- und Kinematikdaten G/K und null bis beliebig viele Informationen zur Ausführungsschnittstelle AS auf. Ferner weist eine Funktion null bis beliebig viele Geräteschnittstellen und interne Schnittstellen und mindestens eine POE auf. Damit können in einer Mechatronikeinheit ME mehrere Geräteschnittstellen, interne Schnittstellen und POEs vorhanden sein.
Parameter P umfassen bestimmte technische, betriebswirtschaftliche und sonstige Daten, die für eine Mechatronikeinheit ME gelten. So können zum Beispiel maximal zulässige Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Kräfte definiert werden, welche aus bestimmten Gründen nicht überschritten werden dürfen. Dabei existieren Parameter P, die über die Laufzeit konstant sind (z. B. maximale Beschleunigung auf Grund einer bauartlich vorgegebenen maximalen Stromaufnahme eines Motors), und Parameter die sich zur Laufzeit ändern können (z. B. temporär vorgegebene maximale Beschleunigung, um Defekte an Werkstücken zu vermeiden).
Die Funktionsabläufe FA beschreiben das Verhalten der Mechatronikeinheit ME. Hierbei kann zwischen einem gesteuerten Verhalten gV und einem ungesteuerten Verhalten uV der Mechatronikeinheit ME unterschieden werden. In 3 sind diese zwei Arten des Verhaltens als Unterklassen der Klasse Funktionsablauf FA dargestellt. Das ungesteuerte Verhalten uV beschreibt dabei das Verhalten der Mechatronikeinheit ohne Eingriff von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen. Das ungesteuerte Verhalten uV stellt den maximal möglichen Funktionsrahmen einer Mechatronikeinheit dar, der sich durch die Vereinigung der Anwendung aller möglichen Folgen von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen ergeben kann. Das gesteuerte Verhalten gV entspricht dem durch Eingriff einer Steuerung erzielten, geplanten Verhalten einer Mechatronikeinheit ME. Bei den Geometrie- und Kinematikdaten G/K handelt es sich um CAD-Daten zur Beschreibung der Mechatronikeinheit ME im dreidimensionalen Raum sowie um kinematische Daten, wie zum Beispiel Bewegungsgleichungen.
Die Funktion F beschreibt die Anwendbarkeit einer Mechatronikeinheit ME. Unterschieden werden z. B. Hauptfunktion HF und Nebenfunktionen NF, hier als Unterklassen der Klasse Funktion dargestellt. Unter den Hauptfunktionen HF werden die eigentlichen charakteristischen Funktionen der Mechatronikeinheit ME definiert. Dies kann zum Beispiel das Prüfen oder der Transport eines Werkstücks sein. Als Nebenfunktionen NF werden Funktionen der Mechatronikeinheit ME bezeichnet, die nicht direkt dem Prozess dienen, welchen die Mechatronikeinheit ausführt, zum Beispiel die Diagnose einer Mechatronikeinheit oder Beleuchtung. Beide Funktionstypen HF, NF enthalten:

– Geräteschnittstellen GS: Zur Kommunikation mit hierarchisch untergeordneten Geräten deren Teilfunktionen zur Ausführung der Gesamtfunktion benötigt werden,
– Interne Schnittstellen IS: Zur Kommunikation innerhalb der Mechatronikeinheit ME zwischen verschiedenen Funktionen. Dies umfasst zum Beispiel Signale zur Abstimmung von Einzelfunktionen der Mechatronikeinheit um eine korrekte Gesamtfunktion zu gewährleisten,
– Programmorganisationseinheit (POE): Zur Beschreibung des gewünschten Verhaltens in einer Steuerungssprache (z. B.: Graph 7, IEC 61131-3 oder C).

Um ihre Funktion F einer übergeordneten Einheit zugänglich zu machen, verfügt die Mechatronikeinheit ME über eine Ausführungsschnittstelle AS, die ebenfalls abgebildet werden muss. Über die Ausführungsschnittstelle AS kann die Mechatronikeinheit ME angesteuert werden und genauso auch eine Rückmeldung, zum Beispiel über ihren aktuellen Status, geben.
4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Konsistenzregeln innerhalb einer Mechatronikeinheit-Datenstruktur ME-DS.
Bei 4 handelt es sich ebenfalls wieder um ein UML-Diagramm, in dem die Funktion F als zentrales Datenelement dargestellt ist. Die Funktion F ist mit ungesteuertem Verhalten uV und gesteuertem Verhalten gV verbunden. Ferner ist die Funktion F mit einer Ausführungsschnittstelle AS, einer Geräteschnittstelle GS, einer internen Schnittstelle IS und einem Parameter P verbunden. Schließlich ist die Funktion F mit einer Programmorganisationseinheit POE verbunden.
Zur Sicherstellung der Konsistenz zwischen den einzelnen Datenmengen in der oben erklärten Mechatronikeinheit-Datenstruktur ME-DS sind Regeln des Zusammenhangs der Daten definiert bzw. vorgegeben. Diese Regeln stellen sicher, dass die zusammengehörigen Informationsmengen jeweils syntaktisch und semantisch konform behandelt werden. Die Regeln gehen von der Ausführung von Funktionen durch Kooperation von unterlagerten Mechatronikeinheiten und der internen Funktionssteuerung aus. Dazu gelten die folgenden Sachverhalte:

– Jede Funktion F realisiert ein in den Funktionsabläufen beschriebenes gesteuertes Verhalten gV. Sie gründet dabei diese Realisierung auf die Nutzung des beschriebenen ungesteuerten Verhaltens,
– Jede Funktion F wird über eine Menge von POE steuerungstechnisch implementiert, d. h. die POE beschreiben den Steuerungscode, der in der Mechatronikeinheit ME für die Realisierung des beschriebenen Verhaltens genutzt wird,
– Jede Funktion F nutzt zu ihrer Ausführung die Schnittstellen und Parameter, die in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur ME-DS beschrieben sind. Dabei dienen: • Ausführungsschnittstellen AS zur Interaktion mit Funktionen anderer Mechatronikeinheiten, die die Funktion F im Rahmen ihres Verhaltens aufrufen. Dies sind üblicher Weise Funktionen von Mechatronikeinheiten, die sich auf höherer Ebene der Hierarchie des Mechatronischen Systems befinden, • Geräteschnittstellen GS zur Interaktion mit Funktionen anderer Mechatronikeinheiten, die von der Funktion im Rahmen ihres Verhaltens aufgerufen werden. Das sind üblicher Weise Funktionen von Mechatronikeinheiten, die sich auf niedrigerer Ebene der Hierarchie des mechatronischen Systems befinden, • Interne Schnittstellen IS zur Interaktion mit anderen Funktionen F derselben Mechatronikeinheit ME.

Zudem gilt damit, dass Ausführungsschnittstellen AS und Geräteschnittstellen GS von Mechatronikeinheiten ME unterschiedlicher Ebenen der Hierarchie des mechatronischen Systems miteinander interagieren. Die drei Schnittstellenarten realisieren damit eine Interaktionsstruktur zwischen den verschiedenen Funktionen innerhalb der Hierarchie des mechatronischen Systems. Die Kommunikation zwischen Mechatronikeinheiten unterschiedlicher Ebenen der Hierarchie des mechatronischen Systems wird in 5 dargestellt.
5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Interaktion zweier Mechatronikeinheiten ME1, ME2.
5 zeigt zwei Mechatronikeinheiten ME1, ME2, wobei die zweite Mechatronikeinheit ME2 der ersten Mechatronikeinheit ME1 untergeordnet ist. Jede der Mechatronikeinheiten ME1, ME2 beinhaltet die Komponenten Ausführungsschnittstelle AS, Funktion F, interne Schnittstelle IS und Geräteschnittstelle GS.
Die Kommunikation einer Funktion mit übergeordneten mechatronischen Einheiten findet über die Ausführungsschnittstellen AS statt. Dazu können sämtliche Funktionen auf die Ausführungsschnittstelle zugreifen. Mehrere Funktionen F können zusätzlich über interne Schnittstellen. IS aneinander gekoppelt sein. So kann eine Variable einer Funktion an eine andere übergeben werden. Die Kommunikation einer Funktion F mit untergeordneten Mechatronikeinheiten ME findet nur über die Geräteschnittstelle GS der jeweiligen Funktion F statt. Die jeweilige Geräteschnittstelle ist nur für die jeweilige Funktion F nutzbar.
Zusätzlich zu einer vertikalen Kommunikation zwischen Mechatronikeinheiten ME unterschiedlicher Hierarchieebenen findet häufig auch eine horizontale Kommunikation zwischen Mechatronikeinheiten ME der gleichen Hierarchieebene statt. Dabei kommuniziert eine im Prozess vorgelagerte Mechatronikeinheit über ihre jeweilige Geräteschnittstelle mit der Ausführungsschnittstelle einer jeweils nachgelagerten Mechatronikeinheit. Dies findet zum Beispiel bei der Weitergabe von Fertigungsteilen von einer Teilanlage an die nächste statt.
Diese Kommunikation wird ebenfalls über die Ausführungs- und Geräteschnittstellen AS, GS realisiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
In einer beispielhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Planungsverfahrens könnte ein mechatronisches System geplant werden, welches die Funktion besitzt, Maschinenteile auf einem Förderband abzulegen, diese Maschinenteile auf dem Förderband zu einer Trennstelle zu transportieren und basierend auf einer Eigenschaft der Maschinenteile, bespielsweise der Farbe der Maschinenteile, diese zu trennen. Dem Planungsverfahren würde eine Prozessablauf-Datenstruktur zugeführt, welche Informationen bzw. Informationsdaten zu dem oben genannten Prozessablauf enthält. Ferner würden dem Planungsverfahren Mechatronikeinheiten-Datenstrukturen zugeführt, die Informationen bzw. Informationsdaten zu Mechatronikeinheiten mit den Funktionen Magazin, Umsetzer, Förderband, Auswerfer und Pick&Place, etc. beinhalten. Die erste Komponente des mechatronischen Systems ist ein Magazin. Gemäß einem erfindungsgemäßen Planungverfahren wird zuerst eine Mechatornikeinheiten-Datenstruktur ausgewählt, welche Informationen bzw. Informationsdaten zu einer Mechatronikeinheit enthält, welche die Funktion eines Magazins ausführen kann. Das Magazin selbst besteht aus einem Behälter, welcher die Maschinenteile beinhaltet, aus zwei Endlagesensoren, welche die Position eines Schiebezylinders erfassen, aus einer Lichtschranke, welche den Füllstand des Behälters erfasst und aus einem Schiebezylinder, welcher jeweils ein Maschinenteile aus dem Behälter befördert. In einem zweiten Schritt werden die Schnittstellen in der ausgewählten Mechatronikeinheiten-Datenstruktur angelegt, die benötigt werden, um das Magazin mit untergeordneten oder nebengeordneten Mechatronikeinheiten zu verknüpfen. Die beiden Endlagensensoren liefern jeweils ein Eingangssignal an der Geräteschnittstelle der Mechatronikeinheit, die Signale erhalten den Namen „Endlage rein” bzw. „Endlage raus”. Ebenso liefert die Lichtschranke ein Signal „Lichtschranke Magazin”. Der Schiebezylinder wird über ein Signal „Zylinder ausfahren” angesteuert. Diese Signale werden in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur des Magazins an den Geräteschnittstellen als Ein- bzw. Ausgangssignale angelegt. Zusätzlich wird ein Signal benötigt, welches den Umsetzer darüber informiert, dass sich ein neues Maschinenteil in der Magazinausgabe befindet. In einem weiteren Schritt werden den Signalen, welche in der Mechatronikeiheit-Datenstruktur angelegt wurden, die Signale der untergeordneten Mechatronikeinheiten zugeordnet. So werden Ausgangssignale von Sensoren, hier die Signale „Endlage rein”, „Endlage raus” und das Signal „Lichtschranke Magazin” in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur des Magazins mit den dort angelegten Eingangssignalen verknüpft. Ferner werden die Signale „Zylinder ausfahren”, sowie das Signal, welches zur Kommmunikation mit dem Umsetzer dient, in der Mechatronikeinheit-Datenstruktur des Magazins mit den dort angelegten Ausgangssignalen verknüpft. Die hier beschriebenen Schritte werden in einem erfindungsgemäßen Planungsverfahren für alle Mechatronikeinheiten wiederholt, die notwendig sind um die geforderte Funktion umzusetzen. In einem weiteren Schritt wird untersucht, wieviele Ein- bzw. Ausgangssignale eine Steuerung für das mechatronische System benötigt. Für die Mechatronikeinheit „Magazin” sind dies drei Eingangs- und zwei Ausgangssignale, welche eine Steuerung erfassen oder bedienen muss. Basierend auf dieser Information wird ein Ein-/Ausgabemodul für die Steuerung ausgewählt, welches möglichst die exakte Anzahl an Signalein- bzw. Signalausgängen umfasst, welche das mechatronische System aufweist. Ist ein solches Ein-/Ausgabemodul nicht verfügbar, so wird das nächst größere Ein-/Ausgabemodul ausgewählt. Abschließend wird eine Steuerung ausgewählt, welche über ausreichend Rechenleistung und Speicher verfügt, um die Funktionen aller Mechatronikeinheiten, welche das mechatronische System bilden, zu steuern.
Bezugszeichenliste

S1: Prozessschritt
S2: Prozessschritt
S3: Prozessschritt
S4: Prozessschritt
1: Planungssystem
2: Mechatronikeinheiten-Datenstruktur-Speicher
3: Prozessablauf-Datenstruktur-Speicher
4: Auswahlvorrichtung
5: Erstellungsvorrichtung
6: Bereitstellungsvorrichtung
7: Festlegungsvorrichtung
10: Mechatronikeinheit-Datenstruktur
11: Konsistenzregeldiagramm
ME1: übergeordnete Mechatronikeinheit
ME2: untergeordnete Mechatronikeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Graph 7, IEC 61131-3 oder C [0046]

Claims

Planungsverfahren für ein mechatronisches System, das mehrere Mechatronikeinheiten aufweist, wobei für jede Mechatronikeinheit eine Mechatronikeinheit-Datenstruktur (ME-DS) gespeichert ist, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstruktur (ME-DS) Informationen über die jeweilige Mechatronikeinheit (ME) aufweist, und wobei eine Prozessablauf-Datenstruktur gespeichert ist, welche Informationen über den Prozessablauf des mechatronischen Systems aufweist, mit den Schritten: a) Auswählen (S1) von mindestens einer Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS), basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur, b) automatisches Erstellen (S2) einer Hierarchie der ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS), basierend auf der Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS), wobei die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) in übergeordnete und untergeordnete Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gegliedert werden, c) Bereitstellen (S3) von Schnittstellen in den ausgewählten übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, basierend auf den in den untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen angegebenen Schnittstellen, d) Festlegen (S4) einer Zuordnung jeder der bereitgestellten Schnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu den Schnittstellen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen, wobei die Zuordnung in der übergeordneten und/oder der jeweiligen untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert wird, e) automatisches Vergeben von Attributen zu den jeweiligen Schnittstellen.
Planungsverfahren gemäß Anspruch 1, mit dem Schritt: Ermitteln einer Anzahl von Ein- und/oder Ausgabemodulen mit physikalischen Kanälen für eine Steuerung des mechatronischen Systems, wobei ein physikalischer Kanal für jedes der in den ausgewählten. Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) gespeicherten Ein- und/oder Ausgabesignale vorgesehen ist.
Planungsverfahren gemäß Anspruch 2, mit den Schritten: Zuweisen von in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) gespeicherten Signalnamen zu den physikalischen Kanälen der Ein- und Ausgabemodule, Spezifizieren von kommunikationsrelevanten Parametern (P), basierend auf in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) gespeicherten Signal- und Kanaleigenschaften, Speichern der spezifizierten kommunikationsrelevanten Parameter in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS).
Planungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, mit dem Schritt: Integrieren von in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS)gespeicherten mindestens zwei Funktionsplänen zu einem übergeordneten Funktionsplan für das mechatronische System oder Integrieren mindestens eines Funktionsplans einer untergeordneten. Mechatronikeinheit in den Funktionsplan einer übergeordneten Mechatronikeinheit.
Planungsverfahren gemäß Anspruch 4, mit dem Schritt: Auswählen einer Steuerung für das mechatronische System, basierend auf der Menge aller in den Mechatronikeinheit-Datenstrukturen enthaltenen Funktionspläne des mechatronischen Systems, wobei die Steuerung derart ausgewählt wird, dass alle in der Prozessablauf-Datenstruktur gespeicherten Abläufe mit dieser einen Steuerung ausgeführt werden können und in der Steuerung möglichst wenig Ressourcen der Steuerung ungenutzt bleiben.
Planungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens zwei Steuerungen für das mechatronische System ausgewählt werden und die Ausführung der in der Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS) gespeicherten Abläufe auf diese mindestens zwei Steuerungen aufgeteilt wird und wobei automatisch Kommunikationsverbindungen zwischen den entsprechenden Steuerungen, welche aus den Signalen der in dem mechatronischen System enthaltenen Mechatronikeinheiten und der Zuordnung der Mechatronikeinheiten zu den jeweiligen Steuerungen abgeleitet werden, spezifiziert werden.
Planungsvorrichtung (1) zur Planung eines mechatronischen Systems, insbesondere zur Planung eines mechatronischen Systems gemäß dem Planungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit: a) einem Mechatronikeinheit-Datenstruktur-Speicher (2), welcher mindestens eine Mechatronikeinheit-Datenstruktur (ME-DS) speichert, b) einem Prozessablauf-Datenstruktur-Speicher (3), welcher mindestens eine Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS) speichert. c) einer ersten Auswahlvorrichtung (4), welche mindestens zwei Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS), basierend auf der mindestens einen gespeicherten Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS), auswählt, d) einer Erstellungsvorrichtung (5), welche eine Hierarchie der ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS), basierend auf der gespeicherten Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS) automatisch erstellt, wobei die Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) in übergeordnete und untergeordnete Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gegliedert sind, e) einer Bereitstellungsvorrichtung (6), welche Schnittstellen in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS), welche den jeweils übergeordneten Mechatronikeinheiten entsprechen, basierend auf den in den Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheiten angegebenen Schnittstellen, bereitstellt, und mit f) einer Festlegungsvorrichtung (7), welche die Zuordnung jeder der bereitgestellten Schnittstellen der übergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen zu den Schnittstellen der jeweils untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen festlegt, wobei die Zuordnung in der übergeordneten und/oder der jeweiligen untergeordneten Mechatronikeinheit-Datenstruktur gespeichert wird.
Planungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, mit einer Ermittlungsvorrichtung, welche eine Anzahl von Ein- und/oder Ausgabemodulen mit physikalischen Kanälen für eine Steuerung des mechatronischen Systems ermittelt, wobei ein physikalischer Kanal für jedes der in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) gespeicherten Ein- und/oder Ausgabesignale vorgesehen ist.
Planungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, mit einer Zuweisungsvorrichtung, welche in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) gespeicherte Signalnamen zu den physikalischen Kanälen der Ein- und Ausgabemodule zuweist, und mit einer Spezifizikationsvorrichtung, welche kommunikationsrelevante Parameter, basierend auf in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen gespeicherten Signal- und Kanaleigenschaften, spezifiziert und in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (NE-DS) speichert.
Planungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, mit einer Integrationsvorrichtung, welche mindestens zwei in den ausgewählten Mechatronikeinheit-Datenstrukturen (ME-DS) gespeicherte Funktionspläne zu einem übergeordneten Funktionsplan für das mechatronische System integriert.
Planungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, mit einer zweiten Auswahlvorrichtung, welche eine Steuerung für das mechatronische System, basierend auf dem Funktionsplan des mechatronischen Systems, auswählt, wobei die Steuerung derart ausgewählt wird, dass alle in der Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS) gespeicherten Abläufe mit dieser einen Steuerung ausgeführt werden können und in der Steuerung möglichst wenig Ressourcen der Steuerung ungenutzt bleiben.
Planungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei mindestens zwei Steuerungen für das mechatronische System ausgewählt werden und die Ausführung der in der Prozessablauf-Datenstruktur (PA-DS) gespeicherten Abläufe auf diese mindestens zwei Steuerungen aufgeteilt wird.
Planungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Funktion zumindest eines der Elemente gemäß den Ansprüchen 5 bis 10 durch einen Computer implementiert ist.