实时环境及可编程逻辑控制器制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】实时环境及可编程逻辑控制器
本专利技术关于实时环境以及可编程逻辑控制器。
技术介绍
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EP2568346B1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，DE10243856B4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。DE102009055752A1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。US7,207,045B2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。EP1312990A2描述了一种数据处理方法，利用该方法，与机器的运动顺序相关的图像和音频数据可以链接到机器的运动和驱动控制器的数据。为了这个目的，所述图像和音频数据被提供为具有由所述运动和驱动控制器生成的时间戳。然后可以进一步处理或显示与机器的运动和驱动控制器的数据时间同步的图像和音频数据。辅助功能(例如所述视觉系统的那些辅助功能)与生产过程的同步中的主要问题在于它们的运行时间被输入数据严重影响的事实。在所述视觉系统的图像分析的情况下，这可能的原因是，例如，在检测到相关结构之后的后续处理、根据收敛标准的迭代应用算法、替代搜索策略、或者图片中具有可变大小的所谓感兴趣区域。接着可以在可变时间点得到计算结果。然而，这与PLC的以下要求相矛盾：在没有时间波动(抖动)和在可预测的响应时间(延迟)的情况下确保任务的循环执行，这避免将视觉功能简单集成到PLC的实时环境中。这同样适用于其他上述辅助功能。在状态监视的情况下，通常使用迭代方法分析时间序列，其运行时间取决于质量标准的达到。在机器学习中，例如，训练和使用分类器或函数逼近器所需的计算时间在很大程度上取决于输入数据。在数字控制中，使用复杂的迭代优化算法，其运行时间变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实时环境以及可编程逻辑控制器，其使具有不确定的功能运行时间的辅助功能能够集成到实时环境中。这个目的通过如权利要求1所述的实时系统和如权利要求11所述的可编程逻辑控制器来实现。优选的扩展在从属权利要求中规定。根据本专利技术，在实时环境中，利用预定义的任务运行时间执行至少一个任务，其中至少一个功能将在指定的任务运行时间内被处理。通过启动时间监视功能来执行功能，所述时间监视功能在指定的任务运行时间内定义功能的终止时间点，接着执行所述功能。所述时间监视功能监视功能运行时间，其中若超过预定义的时间点，则功能被中止。随后终止所述时间监视功能。通过提供所述时间监视功能，辅助功能的执行被设计成使得功能运行时间可以作为在当前任务循环中仍然可用的处理时间的函数而被控制。因此，所述辅助功能可以直接在PLC的实时环境中执行。可以省略所述实时环境之外的辅助功能的任何数据处理以及相关的通信和同步步骤。此外，获得所述辅助功能与生产过程的定时的精确定时耦合。所述实时环境还提供了一个中止功能，如果功能运行时间超过了预定义的时间点，则呼叫所述中止功能以执行所述中止功能。在这种方法中，在超过中止时间之后，以精确定时的方式终止要在预定义的任务运行时间内处理的所述辅助功能。或者，所述辅助功能可以包括中止条件，其中止所述辅助功能的执行且如果功能运行时间超过预定义的时间点则送回处理结果。这种方法将确保受控的功能中止。接着在中止时间可以继续使用所述辅助功能的结果而没有限制。时间监视功能可以将呼叫时的预定义中止时间确定为当前时间加上最大允许时间间隔的总和。接着可以动态地确定并灵活地调整中止时间点。再者，在终止时，所述时间监视功能可以输出表示已完成的功能执行的比例的特征参数。可选地或额外地，所述特征参数可以指出累积的函数元素的数量。所述特征参数提供了对所述辅助功能的相应计算结果的信任度的测量。所述特征参数也可用于执行对所述辅助功能的调整。所述功能可以具有多个函数元素，其中在时间监视功能的终止上的特征参数输出指出函数元素完成执行的累积比例。通过这种方法，可结合函数元素以共同监视它们的运行时间。例如，也很容易地可以包括在运行时间监视中迭代地呼叫函数元素的循环。接着，累积计算各个函数元素的运行时间监视的所述特征参数到整个监视时间段的总体结果。此外，在终止时，所述时间监视功能可以输出指出当前时间和预定义的中止时间之间的时间差的时间值。此确定的剩余时间可用于例如优化实时环境中所述辅助功能的执行。另外，可以想到通过实时系统的其他组件在剩余时间的长度中使用处理时间间隔。在终止时，所述时间监视功能还可以输出错误代码，所述错误代码反映所述时间监视功能的执行中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时环境，其中至少一个任务以预定义任务运行时间执行，其中具有不确定功能运行时间的至少一个辅助功能将在指定的任务运行时间内通过时间监视功能处理，具有以下步骤：开始所述时间监视功能，所述时间监视功能定义所述预定义任务运行时内所述辅助功能的终止时间，执行所述辅助功能，其中所述时间监视功能监视所述功能运行时间，并且如果超过预定义中止时间点则启动功能中止，以及终止所述时间监视功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.22 DE 102016107527.21.一种实时环境，其中至少一个任务以预定义任务运行时间执行，其中具有不确定功能运行时间的至少一个辅助功能将在指定的任务运行时间内通过时间监视功能处理，具有以下步骤：开始所述时间监视功能，所述时间监视功能定义所述预定义任务运行时内所述辅助功能的终止时间，执行所述辅助功能，其中所述时间监视功能监视所述功能运行时间，并且如果超过预定义中止时间点则启动功能中止，以及终止所述时间监视功能。2.根据权利要求1所述的实时环境，其中所述时间监视功能被配置为包裹器功能，所述包裹器功能包围所述辅助功能的程序代码，使得所述辅助功能的所述程序代码在所述时间监视功能的所述程序代码内执行。3.根据权利要求1或2所述的实时环境，其中提供中止功能，如果所述功能运行时间超过所述预定义时间点，则呼叫所述中止功能以执行所述中止功能。4.根据权利要求1或2所述的实时环境，其中所述辅助功能包括中止条件，所述中止条件中止所述辅助功能的执行，并且如果所述功能运行时间超过所述预定义时间点则所述中止条件送回处理结果。5.根据权利要求1至4任一项所述的实时环境，其中所述时间监视功能在呼叫的时间将所述预定义中止时间点定义为当前时间和最大允许时间间隔的总和。6.根据权利要求1至5任一项所述的实时环境，其中在终止时，所述时间监视功能输出特征参数，所述特征参数指出已完成的功能执行的比例。7.根据权利要求6所述的实时环境，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·切列帕诺夫，德克·詹森，安德烈·福克斯，
申请(专利权)人：倍福自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE