[发明专利]实时环境及可编程逻辑控制器

说明书

具有预定义任务运行时间的至少一个任务在实时环境中执行，其中应在预定义任务运行时间内处理具有不确定功能运行时间的至少一个辅助功能。为了处理所述功能，开始时间监视功能，所述功能在预定义任务运行时间内定义所述功能的终止时间，且接着所述功能被执行。所述时间监视功能监视功能运行时间，且如果过了预定义终止时间，则启动所述功能的终止。随后结束时间监视功能。

技术领域

本发明关于实时环境以及可编程逻辑控制器。

背景技术

生产系统的致动器和传感器的控制通常藉助于可编程逻辑控制器(PLC)来完成，所述PLC可以作为外部器件和软件PLC存在。PLC通过合适的通信接口(例如现场总线)控制各个致动器和传感器。

致动器和传感器的控制在PLC上以所谓的任务形式进行。这些任务通常是循环地执行。为了更快地处理，PLC还可以跨处理器的多个核心或多个处理器分配任务。PLC在控制致动器和传感器的中心任务是与实际生产过程同步。

为了实现实时控制，必须确保要执行的任务在指定的最大时间内(例如，在一个循环可用的时间内)完全处理。此外，必须在没有时间波动(抖动)和在可预测的响应时间(延迟)的情况下完成任务的循环执行。

从EP 2 568 346 B1中已知，如果任务的运行时间长于指定的最大运行时间，则终止任务。如果由于超时而未执行任务，则输入变量将作为任务的输出变量输出。

另外，DE 102 43 856 B4还描述了一种具有功能块的控制器，其中功能块可以包含实时功能。如果所需的处理时间超过预定义的参考时间，则终止实时功能。

DE 10 2009 055 752 A1进一步公开了一种方法，其中可以中断任务以支持另一任务。

US 7,207,045 B2公开了使用分配给任务的时间窗来监视任务的运行时间。

除了使用PLC控制的致动器和传感器之外，生产工厂中通常还存在多个其他系统，需要由PLC将所述多个其他系统的功能与生产过程及其控制器同步。

因此，例如，视觉系统是现代生产设施的必要部分。它们用于物体检测、表面检查、测量或识别。在视觉系统中，必须执行多个图像处理和图像分析操作，这应该优选地与生产过程同步地执行。

与生产过程同步的另一个辅助功能是状况监视，其中通过反映生产过程当前状态的机器参数的测量和分析来完成定期或永久地检测和评估生产系统的状况。机器学习是另一个期望辅助功能与生产过程同步的领域。这同样适用于数字控制，其中程序代码被转换成机器的操作或移动顺序。

所提到的视觉系统和其他辅助系统(即状况监视)，通常以与PLC分开的独立的软件组件的形式提供机器学习和数字控制。在视觉系统中，通常使用单独的图像处理计算器或智能相机，它们通过通信介质(例如通过以太网、I/O或现场总线)连接到PLC，以便将计算结果传送到PLC。

如果视觉功能在图像处理计算器上运行，则连接的相机将图像或图像区域发送到图像处理计算器，然后图像处理计算器执行问题特定的图像分析。但是，视觉功能也可以直接在相机上执行。相机还可以有自己的专用I/O，以便在适当配置后直接与生产系统的致动器和传感器通信。然后，生产系统的致动器和传感器具有用以触发相机撷取图像或通过硬件触发器激活照明的设备。

当使用软件PLC时，可以使用相同的硬件进行控制和图像处理。当使用智能相机时，除了视觉功能外，软件PLC也可以在相机上运行，但这通常会进一步限制智能相机的处理能力。因此，这种方法仅适用于简单的控制和视觉任务。

为了将图像分析的计算结果从视觉组件传输到PLC，通常在视觉组件的软件运行的普通用户环境和PLC的实时环境之间进行数据传输。但这意味着在数据传输中接着需要耗时的通信和同步步骤。此外，图像分析所需的计算是在PLC的实时环境之外进行的，因此也与生产过程不同步。