DE19804994C2 - Verfahren zur Hierarchiebildung in Automatisierungssystemen - Google Patents
Verfahren zur Hierarchiebildung in AutomatisierungssystemenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hierarchiebildung in sich selbst organisierenden
Automatisierungssystemen.
Solche Systeme besitzen spezifische Eigenschaften wie einen automatischen Verbindungs-
und Konfigurationsaufbau und eine dezentrale Verteilung der Intelligenz, d. h. der sinnvollen
programmierbaren Verwaltung angeschlossener Geräte.
Zur Durchführung des automatischen Verbindungs- und Konfigurationsaufbaus existiert ein
Regelwerk, das Geräte klassifiziert und in eine festgelegte Ordnung einfügt. Unterstützt wird
dieser Vorgang durch systeminterne Dienste, die einzelne, verteilte Baugruppen zu einer
Anwendung logisch zusammenbinden.
Ein Gesamtsystem ist in Teilbereiche - sog. "Features" gegliedert. Jedem Feature ist ein
Controller zugeordnet. Dieser sog. "Feature Controller" ist aufgrund einer Verbindungsliste
mit den zu kontrollierenden Geräten, den sog. "Complex Devices" logisch verknüpft. Es ist
bekannt, daß ein Controller mit dem Anschalten an ein Netzwerk eine Aufforderung zum
Verbindungsaufbau in Form eines sog. "Enrolment Request" absetzt. Alle Geräte antworten
mit der Funktion "Enrolment Link On". Der Controller entscheidet aufgrund eines
Devicedescriptors und/oder anderer Bedingungen, ob Geräte in seine Verbindungsliste, die
sog. "Application Title Directory" aufgenommen werden. Ein Bus zum Betrieb eines
derartigen Netzwerks ist der European Home Systems-Bus, beschrieben in der Home Systems
Specification, March 1997, European Home Systems Association (EHSA), Excelsiorlaan 11,
bus 1, B-1930 Zaventem.
Ein Nachteil der bisher bekannten Anordnungen ist die Tatsache, daß mit einem solchen
Konzept nur eine Hierarchieebene gebildet werden kann.
Ein solches Automatisierungssystem kann modular durch neue Features erweitert werden.
Die Features bearbeiten ihre Anwendungsaufgaben unabhängig voneinander und auf einer
gleichen hierarchischen Ebene. In der bisher bekannten Konfiguration ist es nicht möglich,
mehrere Features auf einer höheren Hierarchiestufe zu einem neuen System zusammenzufas
sen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bestehende Konfiguration der
Feature Controller durch ein Konzept zu erweitern, das den Aufbau höherer Hierarchieebe
nen ermöglicht. Dazu parallel ist ein Verfahren zu entwickeln, das eine Verbindungsliste zu
erstellen erlaubt, die auf eine Zuordnung von mehreren Controllern zu einem übergeordneten
System zugeschnitten ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführ
ten Merkmale gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch enthalten.
Das Verfahren der Hierarchiebildung hat insbesondere den Vorteil, daß es so gestaltet ist,
daß es in Richtung höherer Ebenen unbeschränkt erweiterbar, also nach oben offen ist. Damit
lassen sich vielfältige Steuerungs- und Regelvorgänge von einer Zentrale aus verwalten. Es ist
beispielsweise in das Belieben des Betreibers der Anlage gestellt, ob er ökologische oder
ökonomische Interessen oder den Wunsch nach höchstem Komfort auf der höchsten Ebene
ansiedeln möchte.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein Feature Controller sich gegenüber einem
anderen als Complex Device verhält, das Client- und Serverfunktionen für den automatischen
Verbindungsaufbau hat.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft beschrieben. Dabei
zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektrischen Versorgung von Haushaltsgeräten, nach dem
Stand der Technik,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Wärmeversorgung nach dem Stand der Technik und
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Integration auf der Ebene der
Energieversorgung.
In den Fig. 1 und 2 wird der Stand der Technik anhand einer elektrischen Versorgung 1 von
Hausgeräten und einer Heizungsanlage dargestellt. Ein Lastmanagement in Form eines
Feature Controllers in der elektrischen Versorgung 1 ist dafür zuständig, Geräten, wie
beispielsweise den in Fig. 1 dargestellten (Waschmaschine 2, Herd 3, Kühlgerät 4, und
Spülmaschine 5) je nach Anforderung aus einem vorgegebenen Kontingent eine Leistung
beispielsweise nach einer Prioritätenliste zuzuteilen. Das System organisiert und konfiguriert
sich dabei selbst. Der Feature Controller für die elektrische Versorgung der über einen Bus
11 mit den Geräten verbunden ist, kennt aufgrund einer ihm bei der Produktion initial
eingegebenen Liste alle Geräte, mit denen er im Rahmen der elektrischen Energieversorgung
zusammenarbeiten soll. Jedes Gerät auf der Initialliste wird im Rahmen des
Automatisierungsverbandes mit Energie versorgt. In der Initialliste sind alle Geräte
aufgeführt, die von dem zugeordneten Controller in einer konkreten
Automatisierungsaufgabe behandelt werden können. Zur Einrichtung der Verbindung wird
das Gerät in die im Feature Controller befindliche Verbindungsliste eingetragen. Das Gerät
registriert seinerseits in einer eigenen Verbindungsliste die ihm vom Controller für eine
reibungslose Zusammenarbeit übermittelten Daten.
Ergänzt man das System durch ein weiteres Teilsystem 6, beispielsweise zur Wärmeversor
gung, wie in Fig. 2 dargestellt, so läuft der Vorgang zur Herstellung des Automatisierungs
verbundes in gleicher Weise ab wie im oben geschilderten Fall. Beide Teilsysteme stören sich
nicht, sie arbeiten parallel. Dieses Teilsystem 6 enthält einen Feature Controller, der über
einen Bus 11, z. B. mit Geräten wie einem Kessel 12, einem Warmwasserboiler 13, einer
Pumpe 14 und einem Raum Controller 15 verbunden ist.
Die Konfiguration erfolgt automatisiert, da die Geräte als Complex Devices und die Control
ler als Feature Controller bereits für diese Art von Zusammenarbeit spezifiziert sind und
enthalten entsprechende Client- und Serverfunktionen für den automatischen
Verbindungsaufbau. Die Geräte beschreiben sich in ihrer Funktionsweise durch einen
Devicedescriptor schon bei ihrer ersten Kontaktaufnahme mit dem Controller, der überprüft,
ob eine entsprechende Funktion in seiner Initialliste aufgeführt ist.
Zunächst existiert kein Verfahren, die beiden Controller auf einer höheren Ebene der
Hierarchie durch einen weiteren Controller zusammenzufassen.
Die Erfindung besteht darin, das ursprüngliche Konzept weitgehend beizubehalten und dabei
lediglich jeden Controller mit zwei logischen Schnittstellen auszurüsten. Eine Schnittstelle
dient dazu, die Geräte wie bisher auf der unteren Ebene zu integrieren. Eine zweite Schnitt
stelle hat die Aufgabe, die Verbindung zu einer übergeordneten Einheit herzustellen. Im Sinne
dieses Konzepts verhält sich ein Controller gegenüber dem ihm übergeordneten Controller
wie ein normales Gerät. Er beschreibt dem übergeordneten Controller seine Funktion und
wird entsprechend integriert, d. h. in eine Initialliste eingetragen. Die Integration erfolgt aber
nur, wenn ein vordefinierter Anwendungszusammenhang besteht.
Das Blockschaltbild eines ausgeführten Beispiels der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Für
die Koordinierung der neuen Aufgabe wird ein für die Energieversorgung zuständiger Con
troller 7 ergänzt. Er beeinflußt sowohl die Wärme- als auch die elektrische Versorgung. An
der zweiten Schnittstelle der bereits existierenden Controller 8, 9, die auch als Feature
Controller bezeichnet werden, werden dem übergeordneten Controller 7 alle für die Wärme-
und elektrische Versorgung notwendigen Daten übergeben. Der übergeordnete Controller 7
ist mit den Controllern 8, 9 über einen Bus 10 verbunden. Bei dem Bus 10 handelt es sich
vorzugsweise um den European Home System-Bus. Dieser Bus ist in der Home Systems
Specification, Copyright, March, 1997 der European Home Systems Association (EHSA)
beschrieben.
In die Initialliste ist für jedes Gerät ein Bewertungsfaktor für jedes Feature eingertragen, so
daß der übergeordnete Controller 7 erkennt, nach welcher zeitlichen Reihenfolge und mit
welcher Energie die Geräte bedient werden sollen. Das gilt auch für die Ebene der Feature
Controller 8, 9, falls es noch eine höhere Ebene mit einem Mastercontroller gibt.
Der neue, eine hierarchische Ebene höher angesiedelte Controller 7, d. h. der
Mastercontroller, ist in der Lage, eine Verbindung zu den Controllern 8, 9 der niedrigeren
Ebene aufzubauen. Selbstverständlich ist die Zahl der Controller der unteren Ebene nicht auf
zwei beschränkt. Da für jede Ebene, nicht nur der unteren, prinzipiell die gleichen
Mechanismen verwendet werden, gilt das bisher Gesagte auch für eine beliebige Zahl von
Controllern der höheren Ebene. Günstig ist es auch, wenn die Busse 10, 11 über die der
Datenverkehr zwischen den Controllern 8, 9 und den von diesen kontrollierten Geräten
European Home Systems-Busse sind.
Wenn man das Prinzip der Erweiterung der Hierarchie um eine Ebene solcherart beherrscht,
ist ein Ausbau der Hierarchie um beliebig viele Ebenen möglich. In der Praxis wird aber der
Einsatz von mehr als 3 Hierarchieebenen äußerst unwahrscheinlich sein. Diese Erweiterungen
beruhen alle auf der Einführung einer zweiten Schnittstelle in den Controllern der unteren
Ebenen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Hierarchiebildung in Automatisierungssystemen mit einem Controller (8, 9)
für elektrische Geräte (12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5) die untereinander über einen Bus (10, 11)
vernetzt sind,
- - wobei Mittel vorgesehen sind, damit jedes Gerät (12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5) von dem Controller (8, 9) erkannt und in Abhängigkeit von den Anforderungen der übrigen Geräte zu bedienen ist,
- - wobei eine zusätzliche Hierarchieebene für einen übergeordneten Controller (7) einfügbar ist und die Controller (8, 9) der unteren Ebene über eine erste Schnittstelle (FC) mit den angeschlossenen Geräten (12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5, 8, 9) kommunizieren und über eine zweite Schnittstelle (CoD) sowohl untereinander als auch mit dem übergeordneten Controller (7, 8, 9) kommunizieren,
- - wobei die erste Schnittstelle (CoD) als logische Schnittstelle einer Complex Device ausgebildet ist und mit einer Device Description versehen ist, die zweite Schnittstelle (FC) als logische Schnittstelle eines Feature Controllers ausgebildet ist und mit einer Initialliste versehen ist und
- - wobei sich der Controller (8, 9) der unteren Ebene gegenüber dem Controller (7) der oberen Ebene wie ein normales Gerät verhält, dessen Funktion in die Initialliste des übergeordneten Controllers eingetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Gerät
(12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5) ein Bewertungsfaktor für jedes Feature in die Initialliste eingetragen
ist, so daß der übergeordnete Controller (7, 8, 9) erkennt, nach welcher zeitlichen
Reihenfolge und mit welcher Energie die Geräte (12, 13, 14, 15, 2, 3, 4, 5) bedient werden
sollen.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE1998104994 DE19804994C2 (de) | 1998-02-07 | 1998-02-07 | Verfahren zur Hierarchiebildung in Automatisierungssystemen |
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Publications (2)
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DE19804994A1 DE19804994A1 (de) | 1999-08-26 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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DE (1) | DE19804994C2 (de) |
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- 1998-02-07 DE DE1998104994 patent/DE19804994C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE102004007231B4 (de) * | 2004-02-13 | 2011-07-28 | Siemens AG, 80333 | Verfahren zum Konfigurieren einer Automatisierungskomponente eines Automatisierungssystems und entsprechendes Automatisierungssystem |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE19804994A1 (de) | 1999-08-26 |
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