DE3446113A1 - Monitoring and control device with a central master computer - Google Patents
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Abstract
Description
Uberwachungs- und Steuerungseinrichtung Monitoring and control device
mit einem zentralen Leitrechner Die Erfindung betrifft eine Uberwachungs- und Steuerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. with a central master computer The invention relates to a monitoring and control device according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Einrichtung dient der zentralen Anlagensteuerung und Überwachung - auch "zentrale Leittechnik" genannt - sowie der Zugangsberechtigung und der Überwachung der Zugangsberechtigung zu bestimmten Anlagenteilen und evtl. damit verbundener Gebührenabrechnung.Such a device is used for the central system control and Monitoring - also called "central control technology" - as well as access authorization and the monitoring of the access authorization to certain system parts and possibly associated billing.
Es ist bekannt, als zentralen Leitrechner in derartigen Anlagen einen Prozeßrechner einzubauen. Dieser muß jedoch meist in Maschinensprache programmiert werden, was aufwendig und oft mit erheblichen Problemen verbunden ist. Der Aufbau bekannter Uberwachungs- und Steuerungseinrichtungen ist zudem so vorgesehen, daß die Unterstationen bei Ausfall des Prozeßrechners ebenfalls ausfallen, so daß die gesamte Einrichtung stillsteht. Änderungen im Systemaufbau (Zu- oder Abschalten einzelner Unterstationen) veranlaßt meist auch eine komplizierte Änderung des Maschinenprogramms.It is known to use a central master computer in such systems To install process computer. However, this usually has to be programmed in machine language which is time-consuming and often associated with considerable problems. The structure known monitoring and control devices is also provided so that the substations also fail if the process computer fails, so that the entire facility is at a standstill. Changes in the system structure (switching on or off individual substations) usually also causes a complicated change in the machine program.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Uberwachungs- und Steuerungseinrichtung zu schaffen, die leicht und schnell wechselnden Aufgaben angepaßt werden kann.The invention is based on the object of a monitoring and control device to create that can be easily and quickly adapted to changing tasks.
Diese Aufgabe ist mit dem im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal gelöst. Der Personal-Computer ist in höheren Programmiersprachen programmierbar (z.B. Basic, Fortran, Pascal und ähnliche Programmiersprachen) und kann daher wechselnden Aufgaben erheblich schneller und einfacher angepaßt werden als ein herkömmlich für solche Aufgaben eingesetzter, in Maschinensprache programmierter Prozeßrechner.This task is given in the characterizing part of claim 1 Feature solved. The personal computer can be programmed in high-level programming languages (e.g. Basic, Fortran, Pascal and similar programming languages) and can therefore change Tasks can be adapted much faster and easier than a conventional one for such tasks used process computers programmed in machine language.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, in jeder Unterstation einen Microprozessor vorzusehen. Diese Microprozessoren sind in Maschinensprache programmiert und führen die einer Unterstation fest zugeordneten Aufgaben aus, so z.B. Überwachung von Zustandsänderungen auf Leitungen, Aufnahme von Meßwerten, Einlesen von Daten, Ausgabe von Informationen etc.In a further development of the invention it is provided in each substation to provide a microprocessor. These microprocessors are in machine language programmed and execute the tasks assigned to a substation, see above E.g. monitoring of status changes on lines, recording of measured values, reading in of data, output of information etc.
In jeder Unterstation ist eine Speichereinheit vorgesehen, die vorzugsweise als Magnetblasenspeicher ausgebildet ist.A storage unit is provided in each substation, preferably is designed as a magnetic bubble memory.
Bei Ausfall des zentralen Leitrechners stehen den Unterstationen im Magnetblasenspeicher alle zum autonomen Betrieb erforderlichen Daten zur Verfügung. Ferner legen die Unterstationen in diesen Speichern alle aufgenommenen Daten, Meßwerte etc. ab. Nach Wiederaufnahme der Datenkommunikation zum zentralen Leitrechner werden die im Magnetblasenspeicher abgelegten Informationen dem zentralen Leitrechner übermittelt. Durch diesen Aufbau ist jede Unterstation in der Lage, auch im Fall einer gestörten Datenverbindung zum zentralen Leitrechner den der Unterstation zugeordneten Anlagenteil für einen Zeitraum von z.B.If the central master computer fails, the substations are in the Magnetic bubble memory provides all the data required for autonomous operation. In addition, the substations store all recorded data and measured values in these memories etc. from. When data communication is resumed, it becomes the central master computer the information stored in the magnetic bubble memory is transmitted to the central master computer. Thanks to this structure, every substation is able to operate, even in the event of a faulty one Data connection to the central control computer the system part assigned to the substation for a period of e.g.
mehreren Stunden autonom zu übernehmen. Die Wiederherstellung der Datenverbindung kann so während des laufende Betriebs ohne Störung erfolgen. Bei längerem Ausfall der Datenübertragungsleitungen können die einzelnen Unterstationen auch direkt mit einem tragbaren Personal-Computer vor Ort verbunden werden, der dann die Aufgaben des vorzugsweise ortsfesten zentralen Leitrechners zeitweilig übernehmen kann.to take over autonomously for several hours. Restoring the In this way, the data connection can be established without disruption during operation. at The individual substations can also directly with a portable personal computer Connected place which then takes on the tasks of the preferably stationary central master computer can take over temporarily.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, die in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage zeigt.Further features of the invention emerge from the claims Description and the drawing, which is a schematic representation of the structure of a shows plant according to the invention.
Kern der erfindungsgemäßen Anlage ist ein numerischer Rechner, auch Personal-Computer genannt. Dieser Personal-Computer bildet den zentralen Leitrechner 1 der erfindungsgemäßen Uberwachungs- und Steuerungseinrichtung. Uber bis zu drei elektronische Weichen 2 ist der zentrale Leitrechner 1 mit mehreren, vorzugsweise mit Microprozessoren ausgestatteten dezentralen Unterstationen 3a, 3b, 3c und 3d verbunden. Diese Unterstationen übernehmen entsprechend den vom zentralen Leitrechner 1 übermittelten Vorgaben die Datenaufnahme aus der Anlage bzw. führen die vom zentralen Leitrechner initiierten Steuerungsbefehle aus.The core of the system according to the invention is a numerical computer, too Called personal computer. This personal computer forms the central master computer 1 of the monitoring and control device according to the invention. Up to three electronic switches 2 is the central control computer 1 with several, preferably decentralized substations 3a, 3b, 3c and 3d equipped with microprocessors tied together. These substations take over from the central master computer 1 transmitted specifications record the data from the system or carry out the data from the central Master computer initiated control commands.
Der zentrale Leitrechner 1, der ein handelsüblicher Personal-Computer ist, ist mit einem Festplattenlaufwerk 4 zur Datenspeicherung verbunden. Ferner ist vorteilhaft ein Diskettenlaufwerk 19 mit dem zentralen Leitrechner 1 (Personal-Computer) verbunden, über das Daten eingelesen werden können. Die Datenausgabe erfolgt auf einem oder mehreren angeschlossenen Druckern 5, 5a oder auf dem Bildschirm 6 in Farbgraphik oder in Form von Zahlenmaterial. Uber eine angeschlossene Tastatur 7 können dem Personal-Computer 1 Daten und Steuerungsbefehle eingegeben werden. Zur Datensicherung oder für die Bereithaltung eines Stand-by-Rechners für den Fall eines Defektes kann der zentrale Leitrechner 1 über ein Netzwerksystem aus elektronischen Verbindungsstücken und Koaxialleitungen 8 mit mehreren anderen gleichartigen Rechnern (nicht dargestellt) verbunden sein.The central master computer 1, which is a commercially available personal computer is connected to a hard disk drive 4 for data storage. Further a floppy disk drive 19 with the central master computer 1 (personal computer) is advantageous connected, via which data can be read. The data output takes place on one or more connected printers 5, 5a or on the screen 6 in Color graphics or in the form of numerical material. Via a connected keyboard 7 the personal computer 1 can be inputted with data and control commands. To the Data backup or to have a stand-by computer ready in case one The central control computer 1 can be defective via a network system made up of electronic Connectors and coaxial lines 8 with several other similar computers (not shown) be connected.
Der zentrale Leitrechner 1 (Personal-Computer) ist über je eine serielle Datenleitung 9 mit mindestens einer elektronischen Weiche 2 verbunden, wobei in einer elektronischen Weiche 2 mindestens ein Microprocessor angeordnet ist. Die Unterstationen 3a bis 3d stehen ihrerseits ebenfalls über je eine serielle Datenleitung 10a bis lO'd mit der elektronischen Weiche 2 in Verbindung. Die mit mindestens je einem Microprozessor ausgestatteten Unterstationen 3a bis 3d enthalten ferner elektronische Bauelemente zur Aufnahme von analogen und/oder digitalen Meßwerten sowie zur Ausgabe von analogen und/oder digitalen Steuersignalen. Insbesondere ist in jeder Unterstation eine Speichereinheit vorgesehen, die vorzugsweise von einem Magnetblasenspeicher gebildet ist. Die Speichereinheiten dienen zur permanenten Speicherung von Daten, die somit auch bei einem Ausfall der Stromversorgung des Leitrechners oder der elektronischen Weiche 2 den Unterstationen 3a bis 3d zur Verfügung stehen. Ferner ist auf diese Weise bei einer Leitungsstörung der Betrieb sichergestellt.The central master computer 1 (personal computer) is each via a serial Data line 9 connected to at least one electronic switch 2, wherein in an electronic switch 2 at least one microprocessor is arranged. the Substations 3a to 3d are in turn also each via a serial data line 10a to lO'd with the electronic switch 2 in connection. Those with at least each A microprocessor-equipped substations 3a to 3d also contain electronic Components for recording analog and / or digital measured values and for outputting of analog and / or digital control signals. In particular is in every substation a memory unit is provided, preferably from a magnetic bubble memory is formed. The storage units are used for permanent storage of data, This also applies in the event of a failure of the power supply to the master computer or the electronic Switch 2 are available to the substations 3a to 3d. Further is on this Way, the operation is ensured in the event of a line fault.
Uber die Tastatur 7, über Festplatten oder ein Diskettenlaufwerk werden dem zentralen Leitrechner 1 sämtliche zur Funktionsüberwachung der Anlage notwendigen Daten übermittelt. Derartige Daten sind z.B.: - Anzahl vorhandener Unterstationen 3a bis 3d - Anzahl und Art aller an die Unterstationen 3a bis 3d angeschlossenen Ein-/Ausgänge, die in der Zeichnung durch Pfeile 11 bis 16 symbolisiert sind. Die se Ein- und Ausgänge können analog oder digital ausgebildet sein.Via the keyboard 7, via hard drives or a floppy disk drive the central control computer 1 all necessary to monitor the functioning of the system Data transmitted. Such data are, for example: - Number of existing substations 3a to 3d - Number and type of all at substations 3a to 3d connected inputs / outputs, which are symbolized in the drawing by arrows 11 to 16 are. These inputs and outputs can be analog or digital.
- Grenzwerte, die von den analogen Eingängen eingehalten werden müssen - die Normalzustände digitaler Eingänge 13 - Art und Reihenfolge von automatisch auszuführenden über Ausgabeleitungen 12 und 14 ausgegebenen Steuerungsbefehlen beim Überschreiten vorgegebener Grenzwerte bzw. beim Verlassen eines Normalzustandes - Art und Dauer evtl. einzusetzender akustischer und optischer Warnsignale, z.B. über eine Ausgabeleitung 16, - Häufigkeit der Meßwertaufnahme aus analogen Meßwerteingängen 11 zur Trendanalyse - Art und Dauer der Zugangsberechtigung für Inhaber automatisch lesbarer Berechtigungsausweise, deren Kennung von Ausweislesern 17 aufgenommen wird - Art der Gebührenstaffelung für einen Zugang zu bestimmten Anlagenteilen - für die Abrechnung des Zugangs notwendige Daten des Inhabers einer Zugangsberechtigung - Art und Umfang der für einen Anlagenteil bestehen den Zugangsberechtigungen, bei deren Uberschreitung der Zugang gesperrt werden muß (max. Belegungszahlen) All die vorstehend genannten Konfigurier/daten sind nicht fest programmiert, sondern können vom Aufsteller oder Bediener der Anlage jederzeit (auch während des Betriebs) geändert werden, so daß die Gesamtkonfiguration wechselnden Aufgaben und dem laufenden Betrieb sofort angepaßt werden kann.- Limit values that must be adhered to by the analog inputs - the normal states of digital inputs 13 - type and sequence of automatic control commands to be executed via output lines 12 and 14 at the Exceeding specified limit values or when leaving a normal state - Type and duration of any acoustic and visual warning signals to be used, e.g. via an output line 16, - frequency of the recording of measured values from analog measured value inputs 11 for trend analysis - type and duration of access authorization for owner automatically readable authorization IDs, the identification of which is recorded by ID card readers 17 - Type of tiered charges for access to certain parts of the system - for the accounting of the access necessary data of the holder of an access authorization - The type and scope of the access authorizations for a part of the system exist at the excess of which the access must be blocked (max. occupancy numbers) All the The configuration / data mentioned above are not permanently programmed, but can changed by the installer or operator of the system at any time (including during operation) be so that the overall configuration changing tasks and ongoing operations can be adapted immediately.
Uber die serielle Datenleitung 9 übermittelt der zentrale Leitrechner diese Konfigurierdaten z.T. an die elektronische Weiche 2, die diese Daten puffert und sie an die jeweilige zugeordnete Unterstation weiterleitet. Die für den autonomen Betrieb einer Unterstation erforderlichen Daten werden in der Speichereinheit der Unterstation abgelegt, so daß diese für eine bestimmte Zeitspanne den ihr zugeordneten Anlagenteil auch bei Ausfall des zentralen Leitrechners 1 oder bei Störungen auf den Datenübertragungsleitungen 9, 10a bis 10d autonom ausführen kann. Anhand der übermittelten Daten übernehmen die Unterstationen die Aufnahme und Uberwachung z.B. folgender Daten aus der Anlage: - Meßwerte - Zählimpulse - Daten aus Datenendgeräten wie Magnetkartenlesern, Induktionsschleifen oder dergl.The central control computer transmits via the serial data line 9 some of these configuration data to the electronic switch 2, which buffers this data and forwards them to the respective assigned substation. The one for the autonomous The data required for operation of a substation are stored in the storage unit of the Substation stored so that it is assigned to it for a certain period of time Part of the system also in the event of failure of the central master computer 1 or in the event of malfunctions the data transmission lines 9, 10a to 10d can perform autonomously. Based on transmitted data, the substations take over the recording and monitoring e.g. the following data from the system: - measured values - counting pulses - data from data terminals like magnetic card readers, induction loops or the like.
Bei Überschreitung von vorgegebenen Grenzwerten erfolgt über die Datenleitungen 10a bis 10d und 9 eine Meldung an den zentralen Leitrechner. Bei Überschreitung gesetzter max. Belegungszahlen in bestimmten Anlagenteilen wird der Zugang zu diesen Anlagenteilen automatisch gesperrt (z.B.If the specified limit values are exceeded, the data lines are used 10a to 10d and 9 a message to the central control computer. When exceeded set max.occupancy in certain parts of the system access to these parts of the system is automatically blocked (e.g.
über eine Schranke 18), und es werden entsprechende Hinweissignale gesetzt. Der Zutritt und das Verlassen von bestimmten Anlagenteilen mit Hilfe von Zugangsberechtigungsausweisen wird von der Unterstation geprüft und die aufgenommenen Daten zusammen mit weiteren Daten wie z.B. Kartennummer, Zeit, Datum an den zentralen Leitrechner für eine spätere Abrechnung übermittelt.via a barrier 18), and there are corresponding warning signals set. The entry and exit of certain parts of the system with the help of Access authorization cards are checked by the substation and the recorded Data together with other data such as card number, time, date to the central Master computer transmitted for later billing.
Bei Ausfall oder Störung der Datenleitungen zum zentralen Leitrechner 1 werden die Meßwerte und Abrechnungsdaten in der Speichereinheit der Unterstation abgelegt und bei späterer Wiederaufnahme der Datenkommunikation dem zentralen Leitrechner 1 übermittelt. Bei einem längeren Ausfall der Datenleitungen bzw. des zentralen Leitrechners 1 können die einzelnen Unterstationen auch unmittelbar mit einem tragbaren Personal-Computer vor Ort verbunden werden, der dann die Aufgaben des zentralen Leitrechners übernehmen kann. Die in der Speichereinheit abgelegten Daten werden dem vor Ort eingesetzten Personal-Computer übermittelt, der seinerseits die für den weiteren autonomen Betrieb einer Unterstation notwendigen Daten der Unterstation mitteilt, die diese Daten wiederum im Speicher ablegt.In the event of failure or disruption of the data lines to the central master computer 1 the measured values and accounting data are stored in the storage unit of the substation and when data communication is resumed later to the central master computer 1 transmitted. In the event of a prolonged failure of the data lines or the central Master computer 1 can also connect the individual substations directly to a portable Personal computers are connected on site, which then carry out the tasks of the central office Host computer can take over. The data stored in the storage unit are transmitted to the personal computer used on site, which in turn provides the the data of the substation necessary for the further autonomous operation of a substation notifies, which in turn stores this data in memory.
Werden der elektronischen Weiche 2 von den Unter stationen 3a bis 3d über die Datenleitungen 10a bis 10d mehr Daten übermittelt, als sie über die serielle Datenleitung 9 an den zentralen Leitrechner weiterreichen kann, so werden diese in einem Speicher der Weiche 2 gepuffert. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß alle der Weiche übermittelten Daten aufgenommen und an den zentralen Leitrechner weitergereicht werden können.If the electronic switch 2 from the substations 3a to 3d transmits more data via the data lines 10a to 10d than it does via the serial data line 9 can pass to the central control computer, so will these are buffered in a memory of the switch 2. This ensures that that all the data transmitted to the switch are recorded and sent to the central master computer can be passed on.
Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Aufbaues der Überwachungs- und Steuerungseinrichtung wird die Überwachung und Steuerung vom zentralen Leitrechner zentral initiiert, aber dezentral durchgeführt. Der zentrale Leitrechner 1 ist daher im Normalbetrieb von Routinetätigkeiten erheblich entlastet, die für ihn die weitgehend autonomen Unterstationen 3a bis 3d durchführen. Er ist daher in der Lage, parallel zu seinen Steuerungs- und Überwachungsaufgaben auch andere Aufgaben, wie z.B. Abrechnung, Statistik, Trendanalyse und ähnliches durchzuführen. Fallen während einer Belegung des zentralen Leitrechners 1 mit anderen Aufgaben Daten aus den Unterstationen an, so können diese Daten einerseits in den jeweiligen Unterstationen abgespeichert und darüber hinaus in der elektronischen Weiche 2 zwischengepuffert werden. Zu anderen Anlagenteilen besteht eine Verbindung nur über eine genormte V24-Datenleitung, so daß der zentrale Leitrechner 1 weitgehend kompatibel zu allen möglichen elektronischen Weichen ist.Because of this structure of the monitoring and control device according to the invention the monitoring and control is initiated centrally by the central master computer, but carried out on a decentralized basis. The central master computer 1 is therefore in normal operation considerably relieved of routine activities, which for him are largely autonomous Carry out substations 3a to 3d. He is therefore able to run parallel to his Control and monitoring tasks as well as other tasks, such as billing, Perform statistics, trend analysis and the like. Fall during an occupancy of the central master computer 1 with other tasks on data from the substations, on the one hand, this data can be saved in the respective substations and also be buffered in the electronic switch 2. To others There is only a connection to parts of the system via a standardized V24 data line, see above that the central master computer 1 is largely compatible with all possible electronic Switch is.
Die erfindungsgemäße Überwachungs- und Steuerungseinrichtung ist überall dort einsetzbar, wo der Zustand einer Anlage oder eines Prozesses zentral überwacht werden soll.The monitoring and control device according to the invention is everywhere Can be used where the status of a system or a process is monitored centrally shall be.
Durch den Einsatz von relativ preiswerten Personal-Computern ist dies schon bei sehr kleinen bestehenden Anlage preisgünstig möglich. Der Einsatz von intelligenten, autonom arbeitenden Unterstationen erlaubt eine Verwendung des Konzepts auch in weiträumig verteilten großen Anlagen. Wegen der Möglichkeit der Datenaufnahme aus Datenendgeräten wie Kartenlesern 17 ist sein Einsatz auch bei der Überwachung von Zugangsberechtigungen zu Gebäude- und Anlagenteilen sinnvoll. Da der zentrale Leitrechner von Routineaufgaben entlastet ist, kann er neben der reinen Prüfung der Zugangsberechtigung auch die Gebührenabrechnung für diesen Zugang übernehmen. Die erfindungsgemäße Uberwachungs- und Steuerungseinrichtung kann insbesondere auf folgenden Gebieten eingesetzt werden: - zur Parkhausüberwachung, insbesondere Parkberechti gung, Parkdeckbelegung, Zugang für Dauerparker, Zugang für Sonderparker, Angestellte etc. sowie die Abrechnung der einzelnen Park-zeiten. Diese Überwachung kann nicht nur für ein Parkhaus sondern gleichzeitig für mehrere Parkhäuser - z.B. in einem Stadtgebiet verteilt - erfolgen.By using relatively inexpensive personal computers, this is possible This is possible inexpensively even with very small existing systems. The use of intelligent, autonomously working substations allows the concept to be used also in widely distributed large systems. Because of the possibility of data acquisition from data terminals such as card readers 17, it can also be used for monitoring of access authorizations to building and system parts makes sense. Since the central If the host computer is relieved of routine tasks, it can do the testing in addition to the pure test the access authorization also take over the billing for this access. The monitoring and control device according to the invention can in particular on can be used in the following areas: - for parking garage monitoring, in particular parking authorization, parking deck occupancy, access for long-term parkers, access for special parkers, employees etc. as well as the billing of the individual parking times. This monitoring can not only be used for one car park but for several at the same time Parking garages - e.g. distributed in an urban area - take place.
- zur Überwachung der Haustechnik, insbesondere Heizungssteuerung - zur Prozeßüberwachung, Überwachung und Steuerung des Prozeßablaufs einschließlich automatischer Warnmeldungen und anzufertigender Statistiken - zur Laborüberwachung, zur Überwachung der Zugangsberechtigung für geschützte Laborbereiche - zur Anlagenüberwachung und Optimierung des Energie verbrauchs mittels. stufenweiser Verbrauchszu- und -abschaltung.- for monitoring the building services, especially heating control - for process monitoring, monitoring and control of the process sequence including automatic warning messages and statistics to be generated - for laboratory monitoring, for monitoring the access authorization for protected laboratory areas - for system monitoring and optimization of energy consumption by means of. Gradual consumption activation and deactivation.
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