DE2510632C2 - Einrichtung zur Abbildung und Steuerung - Google Patents

Description

a) die Einrichtung weist einen Mikrocomputer (10) auf, der Prozeßdaten sowohl von einem technischen Prozeß als auch von einem Prozeßrechner anfordert,

b) mittels des Lichtgriffels (9) sind Befehle an den Prozeß durch Positionieren des betreffenden Befehls auf dem entsprechenden, symbolisierten PrGzeßelement eingebbar, und

■o) die Einrichtung weist einen Ausgabeprozessor (1) auf, der aus dem in einem Arbeitsspeicher (2) des Mikrocomputers integrierten Bildwiederholspeicher die darzustellende Prozeßinformation in einen Zeilenzwischenspeicher (3) überträgt und die hierzu notwendige Adreßumrechnung, insbesondere beim Verschieben des dargestellten Bildausschnitts in der Prozeßgraphik in beliebiger Richtung, durchführt, wobei zur farbfernsehgerechten Aufbereitung der aus dem Zeilenzwischenspeicher (3) darzustellenden Prozeßinformation ein Zeichen-, ein Symbol- und ein Kurvengenerator (4,5) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine einheitliche Adressierung über Worte, indem das gleiche Wort für Prozeßelemente, zugehöriges Prozeßsymbol, zugehörige Prozeßdaten und Ort in der Prozeßgraphik vorgesehen ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildwiederholspeicher des Mikrocomputers (10) größer ausgerührt ist als für den Inhalt eines Bildschirms nötig.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine hierarchische Darbietung der Prozeßinformation, mittels

a) Übersichtsbild mit Zustandssummenanzeige je Teilprozeß,

b) Teilprozeßbild,

c) Funktionsbilder (Detail-, Lupendarstellung), wobei das Übersichtsbild ständig in Form eines Leuchtschaltbildes oberhalb des Bildschirms ausgeführt und die Teilprozeß- und Funktionsbilder auf Anforderung sowohl von der Bedienungsperson als auch, insbesondere bei Prozeßzerstörung, prioritätengesteuert aufruf- und darstellbar sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen rechnergesteuerten Bildmischer (8) zum Einblenden von schwer codierbaren Prozeßinformationen als reale Szene in die Bildschirmdarstellung.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch hochintegrierte Halbleiterbzw. Magnetmassenspeicher anstelle von Kleinplattenspeichern(ll).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Fernsehgerät mit Kathodenstrahlröhre als Farbbildschirmgerät (7).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Flachbildschirme mit Flüssigkristallen und/oder Plasmazellen als Farbbildschirmgerät (7).

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abbildung und Steuerung, mit einem rechnergesteuerten Farbbildschirmgerät, auf dessen Farbbildschirm die Abbildungen wiedergegeben werden, einem Kleinplattenspeicher sowie mit einem Lichtgriffel als direkte Koordinateneingabeeinheit

Diese Einrichtung ist für Leitstände und Warten vorgesehen, und zwar zur Abbildung von Elementen technischer Prozesse und deren Zuständen sowie zur Steuerung derselben, verwirklicht mit rechnergesteuerten Farbbildschirmen mit direkter Koordinateneingabeeinheit (Lichtgriffel).

Wie *n der Veröffentlichung von M. Syrbe »Kommunikationsprobleme Mensch—Rechner—Automatik-Prozeß«, die erst nach dem der Erfindung zugrunde liegenden Ausstellungsprioritätsdatum im Oktober 1974 erschienen ist, ausgeführt wird, ist bei derartigen Leitständen und Warten eine an den Menschen und die jeweils notwendige Bedienungsaufgabe angepaßte Darstellung im allgemein extrem komplexer Sachverhalte nötig, die die Ausschöpfung aller Codierungsformen solcher Abbildungen erfordert, wie

Prozeßabbildung mit

Prozeßelement bzw. Anlageteil-Nummer, -Namen, -Symbol,-Farbe,

Liste, Aufreihung, Schema,

Übersicht, Teilübersicht, Funktionsübersicht (Teil/ Total);

Zustandsabbildung mit

— Kleinanzeigen durch Grenzwert-, Stellungsmeldung, Analogwertanzeige, -verlauf (-schrieb), Digitalwertanzeige, -druck, Symbolanzeige (zum Beispiel Füllstand),

— Sammelanzeige durch integrierte bzw. mehrdimensionale Anzeigen obigen Typs,

— zusätzliche Betriebszustandskoordinierung mit Blinken, Farbwechseln, akustischen Signalen.

Der hiermit beim Betrieb technischer Prozesse entstehende Informationsfluß muß mit dem Aufnahmevermögen des Menschen in Einklang gebracht werden. Geringe Erkennungsfehlerraten sind anzustreben.

Nach der eben erwähnten Veröffentlichung von M. Syrbe und nach dem Aufsatz »Entwicklung der Leitstandtechnik« von K. P. Hennning, der ebenfalls erst nach dem der Erfindung zugrunde liegenden Ausstellungsprioritätsdatum im Elektro-Anzeiger, 28. Jahrgang, 1975, Nr. 1/2, Seiten 19 bis 23, erschienen ist, arbeitet die bisherige Technik mit

— Leuchtschaltbildern

— Mosaikschaltbildern

— Kleinwartentechnik

mit Relais- bzw.

elektronischen

Steuerungen

Weiter sind aus einem Aufsatz von W. Ameling, der in der Zeitschrift NTZ-Report 15 (1973), Seiten 5 bis 10, erschienen ist, Datensichtgeräte als vielseitige Ein- und Ausgabeeinheiten in Datenverarbeitungssystemen bekannt, die mitteis einer zentralen Steuerung und Zeichen- und Kurvenspeicher sowie Zeichen- und Kurvenerzeuger alphanumerische Zeichen und Symbole von einer Tastatur oder mit Hilfe eines Lichtgriffels oder von einem Rechner oder von einem Meßgerät über jeweils eigene Anschlußstellen an der zentralen m Steuerung an jede beliebige Stelle eines Bildschirms schreiben. Der Rechner kann auf gleichem Wege auch die Zeichen und Symbole von jeder Stelle des Bildschirms lesen, genauer gesagt, von jeder Stelle eines Bildwiederholspeichers, der in der zentralen Steuerung liegt Diese Datensichtgeräte sollen für fernsehtechnische Zwecke, bei Aufzeichnungsgeräten, sowie für Fernsehtelefone, Buchungssysteme, rechnergestützten Unterricht, Erstellung von Konstruktionen und in der Medizin verwendet werden.

Weiter ist aus der Zeitschrift»Elektronische Rechenanlagen«, 1972, Heft 2, Seiten 53 bis 61. eine Bildfernübertragung zur Dokumentenauskunft bekannt. Das Bild liegt als Mikrofilm vor, wird abgetastet und auf Bildschirme fernübertragen. Es werden verschiedene Verfahren zur Informationskompression zur Senkung der Datenübertragungsrate angegeben. Hierbei wird von Vektor- und Symbolgeneratoren sowie von einem Umlauf-Bildspeicher als Zwischenspeicher Gebrauch gemacht, so daß neben der Symboldarstellung über den Kurvengenerator Kurven an beliebiger Stelle in das Bild eingeschrieben werden können.

Aus der deutschen Auslegeschrift 15 24 264 ist eine Einrichtung mit einem elektronischen Bildwiedergabegerät und Schaltkreisen zur Erzeugung einer Bildaufzeichnung bekannt bei der zur Steuerung der Bildaufzeichnung das Bildwiedergabegerät mit einem in der Einrichtung befindlichen Wiedergabenetzwerk verbunden ist, welches zur Speicherung von gesonderten Bildelemenien der Bildaufzeichnung entsprechenden Signalen vorgesehen ist, wobei zur Steuerung der in dem Wiedergabenetzwerk gespeicherten Signale ein in der Einrichtung befindlicher Steuerrechner vorgesehen ist, und wobei ferner zur Übertragung von Aufzeichnungsinformationssignalen zu dem Steuerrechner und dem Wiedergabenetzwerk ein zentraler Rechner vorhanden ist, und wobei schließlich außerdem zur Steuerung des Steuerrechners mit dem Ziel einer Änderung während der Bildaufzeichnung die Einrichtung eine bewegbare, lichtempfindliche Sonde, einen sogenannten Lichtgriffel, enthält, die bzw. der auf bestimmte Signale eines auf dem Bildwiedergabegerät aufgezeichneten Bildelements anspricht.

Aus der US-PS 32 42 470 ist ein Automatisierungssystem für Telefoninformationsdienste bekann*, das mit Arbeitsspeicher und integriertem Bildwiederholspeicher sowie mit einem Lichtgriffel ausgerüstet ist.

Ein wesentliches Merkmal aller dieser bekannten Einrichtungen, wie sie in dem genannten NTZ-Report, in der erwähnten Zeitschrift »Elektronische Rechenanlagen«, in der deutschen Auslegeschrift 15 24 264 und in der US-PS 32 42 470 beschrieben sind, besteht darin, daß mit dem Lichtgriffel keine Einwirkung auf ein reales technisches System außerhalb des Projektionssystems erzielt wird. Damit ist aber insbesondere eine Ausgabe von Stellsignalen an Prozeßelementen nicht möglich.

Die obenerwähnte bisherige Wartentechnik erlaubt zwar die Realisierung der Eingabe an die Prozeßelemente und die Ausgabe von den Prozeßelementen, erfordert aber teure, häufig spe.--.iell auf den Anwendungsfall im Entwurfszeitpunkt zugeschnittene Darstellungstafeln und Tastaturen. Weiterhin sind diese fest und nicht auf das jeweilige Betriebsereignis anpaßbar, was überflüssige, nicht ereignisbezogene Informationen verursacht und damit Fehler and Verzögerungen durch Überlastung des Menschen bewirkt

Die bekannten Datensichtgeräte als »vielseitige« Ein- und Ausgabeeinheiten in Datenverarbeitungssystemen sind durch die zentrale Steuerung mit festen Funktionen und vielen Anschlüssen sowohl zu aufwendig, um mit der bisherigen Wsrtentechnik ausreichend zu konkurrieren, als auch zu inflexibel zur Aufnahme weiterer Funktionen. Anschlüsse an Prozeßelemente, insbesondere zur Stellsignalausgabe, sind nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abbildung und Steuerung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß eine allgemein verwendbare, flexible und selbständige Steuerung für einen technischen Prozeß geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Einrichtung weist einen Mikrocomputer auf, der Prozeßdaten sowohl von dem technischen Prozeß als auch von einem Prozeßrechner anfordert

b) mittels des Lichtgriffels sind Befehle an den Prozeß durch Positionieren des betreffenden Befehls auf dem entsprechenden symbolisierten Prozeßelement eingebbar, und

c) die Einrichtung weist einen Ausgabeprozessor auf, der aus dem in einem Arbeitsspeicher des Mikrocomputers integrierten Bildwiederholspeicher die darzustellende Prozeßinformation in einen Zeilenzwisdienspeicher überträgt und die hierzu notwendige Adreßumrechnung, insbesondere beim Verschieben des dargestellten Bildausschnitts in der Prozeßgraphik in beliebiger Richtung, durchgeführt, wobei zur farbfernsehgerechten Aufbereitung der aus dem Zeilenzwischenspeicher darzustellenden Prozeßinformation ein Zeichen-, ein Symbol- und ein Kurvengenerator vorgesehen sind.

Durch diese Lösung wird dem Farbbildschirmgerät ein eigener Mikrocomputer zugeordnet, der über einen Prozeßrechner oder über eine Sammelleitung und über Prozeßelemente (Prozeßsignalein-/Ausgabegeräte, Meßfühler, Stellglieder) an einen technischen Prozeß angeschlossen wird. Dessen Arbeitsspeicher wird gleichzeitig als Bildwiederholspeicher verwendet. Er wird durch den Kleinplattenspeicher für die Ablage gerade nicht benötigter Bildprozeßabbildungen sowie Prozeßdaten erweitert. Hierdurch wird es möglich, mit einem Zeilenzwischenspeicher und einem Kurven-, Zeichen- und Symbolgenerator auszukommen, die über den Ausgabeprozessor mit dem Arbeitsspeicher des Mikrocomputers verbunden werden. Der Lichtgriffel erlaubt die Eingabe von Stellbefehlen über eine virtuelle Tastatur oder auch über einzelne auf dem Bildschirm verteilte Symbole.

Durch eine einheitliche Adressierung über Worte, indem das gleiche Wort für Prozeßelemente, zugehöriges Prozeßsymbol, zugehörige Prozeßdaten und Ort in der Prozeßgraphik vorgesehen ist, gelingt es, eine einfache und schnell veränderbare Informationsdarstellung zu erreichen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Insgesamt wird durch die Erfindung eine Einrichtung geschaffen, die es ermöglicht, einen allgemein verwendbaren Anschluß an Prozeßelemente herzustellen und anstelle einer zentralen Steuerung mit festen Funktionen eine flexible Lösung mit erweiterbaren Funktionen für eine anthropotechnische Optimierung bereitzustellen und alle sonst benutzten Speicher, Signalerzeuger usw. weitgehend zu vereinfachen und einen gegebenenfalls vorhandenen Prozeßrechner vom Bildaufbau und vom Bildlesen zu befreien.

Die Prozeßinformationen werden für die Bedienungsperson hierarchisch in verschiedenen Ebenen dargestellt, nämlich durch ein Übersichtsbild mit Zustandssummenanzeige, Teilprozeßbilder und Funktionsbilder (Detail-, Lupendarstellung).

Zur schnellen Information über den Zustand des gesamten zu steuernden Prozesses wird das Übersichtsbild ständig angeboten (Ebene 1); die Teilprozeßbilder (Ebene 2) und Funktionsbilder (Ebene 3) werden auf Anforderung sowohl von der Bedienungsperson als auch — insbesondere bei Prozeßstörung — prioritätengesteuert aufgrund des Prozeßzustandes auf dem Bildschirm dargestellt.

Prozeßwerte können sowohl als Digitalwert oder Symbol verschlüsselt (z. B. Balken) als auch in Kurvenform dargestellt werden. Hierbei ist der Zeitmaßstab variabel.

Um die notwendige Auflösung der Prozeßinformation in den Teilprozeßbildern zu erreichen, wird die Prozeßgraphik, größer als einem Bildschirminhalt entspricht, im Bildwiederholspeicher abgelegt. Der auf dem Farbbildschirmgerät darstellbare Bildausschnitt kann mit einem Mehrrichtungsschalter in beliebiger Richtung in der Prozeßgraphik verschoben (gerollt) werden.

Schwer codierbare Prozeßausschnitte werden als reale Szenen in die Prozeßgraphik eingeblendet Dabei wird der darzustellende Ausschnitt von dem Mikrocomputer nach Prozeßzustandsanalyse festgelegt.

Die mit der Erfindung und ihren Weiterbildungen erziehen Vorteile bestehen insbesondere darin, daß

(1) durch den in die Einrichtung integrierten Mikrocomputer die Einrichtung

(a) ohne zusätzliche Belastung des Prozeßrechners alle zur Prozeßdarstellung notwendigen Funktionen autonom ausüben kann (insbesondere Aufbereiten und Speichern der Prozeßgraphik, der Prozeßelementelisten und Aktualisierung der Prozeßdaten zur Darstellung und Speicherung in der Einrichtung, redundanzfreie Aufbereitung und Speicherung zur Darstellung auf dem Bildschirm);

(b) als Master oder Slave in einem Sammelleitungssystem arbeiten kann (Aufgaben des Masters sind hierbei z. B. Anforderung von Prozeßdaten sowohl vom Prozeß als auch vom Prozeßrechner sowie Steuerung des gesamten

Datenverkehrs von der Sammelleitung);

(c) das gleiche Wort für Prozeßelement, zugehöriges Prozeßsymbol, zugehörige Prozeßdaten und Ort in der Prozeßgraphik verwendet wird,

ίο indem mit einheitlicher Adressierung über

Worte gearbeitet wird;

(2) die Prozeßinformation entsprechend den anthropotechnischen Erfordernissen übersichtlich und in räumlich konzentrierter Form dargestellt wird;
(3) sich das Auge nicht ständig neu akkomodieren muß, da die Ein- und Ausgabe auf demselben Monitor erfolgt (virtuelle Tastatur);

(4) die Eingabe von Adressen und weiteren Parametern entfällt, da die Befehle an den Prozeß durch Positionieren des Befehls auf dem entsprechenden symbolierten Prozeßelement eingegeben werden können, und

(5) anlagenbedingte Änderungen (z. B. Prozeßerweiterung) in der Graphik leicht und kostenoptimal vorgenommen werden können (es entfällt das Auswechseln, Hinzufügen und Umverdrahten von Baugruppen, wie bei einem Mosaikbild notwendig).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt, die ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt, das nachstehend näher erläutert wird.

Der Ausgabeprozessor 1 steuert das zyklische, zeilenweise Ausgeben der Bilder aus dem im Arbeitsspeicher 2 integrierten Bildwiederholspeicher in den Zeilenzwischenspeicher 3, führt die hierzu notwendige Adreßumrechnung (insbesondere beim Rollen) durch und ermittelt aus dem mittels des Lichtgriffels 9 erhaltenen Lichtgriffelimpuls die Bildschirmkoordinaten sowie die Adresse im Bildwiederholspeicher. Die in den sehr kurzen Zeilenzwischenspeicher 3 gepufferten darzustellenden Prozeßinformationen werden über den Zeichen- und Symbolgenerator 4 sowie den Kurvengenerator 5 und die Videostufe 6 farbfernsehgerecht aufbereitet

Als Anzeigeeinheit wird ein Farbbiidschirmgerät 7 in Form eines Farbfernsehmonitors verwendet da nach dem heutigen Stand der Technik nur hierdurch eine preiswerte Mehrfarbendarstellung realisierbar ist Über den rechnergesteuerten Mischer 8 werden sowohl Prozeßgraphik als auch schwer codierbare reale Szenen gemeinsam auf dem Farbbiidschirmgerät 7 dargestellt Die Funktionen des Mikrocomputers 10 und des

Kleinplattenspeichers 11 sind bereits weiter oben unter den mit der Erfindung erzielten Vorteilen aufgeführt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abbildung und Steuerung, mit einem rechnergesteuerten Farbbildschirmgerät, auf dessen Farbbildschirm die Abbildungen wiedergegeben werden, einem Kleinplattenspeicher sowie mit einem Lichtgriffel als direkte Koordinateneingabeeinheit, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: