DE19822158A1 - Datenverarbeitendes Steuerungssystem - Google Patents

Abstract

Es wird ein dauerbeständiges, immer aktuelles, an technische Veränderungen problemlos anpaßbares, universell einsetzbares und bedarfsweise erweiterbares Steuerungssystem zur Steuerung automatischer, auch untereinander abhängiger Abläufe vorgeschlagen. Das Steuerungssystem wird als Ergänzung zu einem neutralen Basisregiesystem modular aus Rastermodulen (7, 8) nach dem Prinzip der CPM-Netzplantechnik aufgebaut, wobei die Rastermodule (7, 8) die Netzplanknoten (13) bilden. Die neutralen Rastermodule (7, 8) sind als Display (7) und mindestens einen Befehsschritt enthaltende Funktion (8) in einer dreidimensionalen Matrixdatenbank (DM3DM) einmal gespeichert und für den Aufbau der Struktur des CPM-Netzplans mehrfach abruf- und wiederverwendbar. Über mehrere Eingänge (E1 bis En) und Ausgänge (A1 bis An) sind die gemäß der Netzplanstruktur in drei Dimensionen miteinander verbindbar. Zur Übertragung der Rastermodul-Daten aus der dreidimensionalen DM3DM-Datenbank in Arbeitsspeicher von digital steuerbaren Geräte-Einheiten (19 bis 23) ist das Rastermodul-Regiesystem direkt mit einem dreidimensionalen Datenbussystem und dadurch auch mit dem neutralen Basisregiesystem verbunden. Das System ist so äußerst stabil und an unterschiedlichste Anwendungsfälle problemlos anpaßbar und erweiterbar, ohne daß immer neue Versionen von Betriebssystemen erforderlich werden. Durch den modularen Aufbau werden störungsanfällige Schnittstellen vermieden. Das dreidimensionale Datenbussystem erlaubt die ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein datenverarbeitendes Steu­ erungssystem zur Steuerung des automatischen Ablaufs von unter­ einander abhängigen und/oder miteinander verketteten Vorgän­ gen, mit einem die Umgebung von einem oder mehreren Prozessoren verarbeitenden und auswertenden Basisregiesystem (Kernel) und einem Datenbussystem für den Datentransfer zwischen einer Da­ tenbank und den Arbeitsspeichern von Prozessoren.

Die genannten Vorgänge können unterschiedlichster Art sein, z. B. die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Produktes einschließlich der Materialzuführung für die Herstellung und der Auslieferung des fertigen Produktes in ordergemäßer Stück­ zahl an bestimmte Kunden, damit verbunden auch die Auftragsent­ gegennahme und -abwicklung einschließlich Rechnungsstellung und Überwachung des Zahlungseingangs sowie die Überwachung des Materiallagerbestandes bzw. einer just-in-time-Anlieferung des Materials usw. Ein weiteres Beispiel kann der Zugriff auf den Inhalt von Datenbanken zur Bereitstellung und Weiterleitung angeforderten Informationsmaterials z. B. für Schulungszentren mit Videoüberwachung und Telefon- oder Mailanschluß einschließ­ lich der Überwachung und Aktualisierung des Datenbestandes sein. Auch die Bereitstellung von Simulations-Trainingsanlagen auf den unterschiedlichsten Gebieten der Wissenschaft und Tech­ nik kann ein beispielhafter Anwendungsbereich des erfindungsge­ mäßen Steuerungssystems sein, usw.

Nach dem Stand der Technik gibt es für die unterschiedlichen Vorgänge jeweils speziell entwickelte Steuerungssysteme, im erst genannten Beispiel also für die Auftragsentgegennahme und -abwicklung, für die Herstellung des georderten Produktes an verschiedenen Fertigungsstraßen, für die Lagerüberwachung und Materialausgabe und -zufuhr, für die Produktauslieferung, für das Rechnungs- und Finanzwesen usf. Diese Steuerungssysteme können über Schnittstellen miteinander verbunden werden. Die Einrichtung solcher Schnittstellen ist sehr aufwendig und teuer; sie verursacht bei jeder neuen Software eines Steue­ rungssystems Probleme, weil die neue Software häufig mit ande­ ren nicht kompatibel ist. Schnittstellen sind aus sich heraus störanfällig und stellen immer wiederkehrende Fehlerquellen dar, insbesondere wenn an einer Schnittstelle die Verbindung über den Unsicherheitsfaktor Mensch hergestellt werden muß, wenn z. B. ein Programm oder eine Programmebene manuell aufzuru­ fen ist. Schnittstellen müssen somit ständig kontrolliert und überwacht werden und verlangen bei auftretenden Störungen wie­ derum das Eingreifen eines Menschen, wobei die Fehlersuche oft schwierig und zeitraubend ist. Außerdem verlangsamen sie natur­ gemäß den Gesamtablauf der Vorgänge. Alle bekannten Steuerungs­ systeme sind außerdem angewiesen auf ein bestimmtes Betriebssy­ stem (meist Windows). Der Anwender muß sich für eine bestimmte Plattform entscheiden und darauf festlegen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein technisches Steuerungssystem zu schaffen, das sich unter Vermeidung von Schnittstellen und der mit ihnen verbundenen Nachteile zur integralen Steuerung verschiedenster, untereinander mehr oder weniger eng oder locker abhängiger und vorzugsweise digital steuerbarer Vorgänge eignet und universell einsetzbar ist, so auf allen Gebieten der Technik, auf allen Gebieten der Verwaltung, auf allen Gebieten der Dienstleistung, auf allen Gebieten der Informationsverar­ beitung (Schrift, Graphik, Akustik, Optik), auf dem Gebiet der Informationsübertragung, der Unterhaltungselektronik und Tele­ kommunikation, auf dem Gebiet der wissenschaftlichen und indu­ striellen Forschung (künstliche Intelligenz) anwendbar ist. Es soll störungsfrei und zuverlässig arbeiten und sich dem jewei­ ligen Anwendungsbereich problemlos anpassen lassen, sowie pro­ blemlos erweitetungsfähig und aktualisierbar sein. Es soll den Anwender unabhängig machen von einem bestimmten Betriebssystem, von bestimmten Hardware-Produkten und bestimmten Dienstlei­ stungsunternehmen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

• 1. das neutrale Basisregiesystem (Kernel) ergänzt ist durch
• 2. ein modular aus generell neutralen Rastermodulen mit mehre­ ren Eingängen und Ausgängen aufgebautes Steuerungssystem (Rastermodul-Regiesystem), wobei
• 2.1 jedes einzelne Rastermodul sowohl extern als auch intern ansteuerbar ist und
• 2.2 mit seiner Adresse in einem Adressblock (17) der Datenbank eingetragen ist, wobei der Adressblock (17)
• 3.1 mehrere strukturierte Adressblockebenen umfaßt, die
• 3.2 aus dynamischen Rasterfeldern bestehen, welche
• 3.3 ihrerseits in Rasterflächen unterteilt sind, wobei jede Rasterfläche einem Rastermodul entspricht, daß
• 4. zum Aufbau einer Maschinensteuerung oder eines Betriebs­ systems oder einer anderen digitalen Steuerung die Rastermodule an ihren Eingängen und Ausgängen untereinander sowohl in den einzelnen Adressblockebenen als auch zwischen den Adressblock­ ebenen, also in drei Dimensionen, nach dem Prinzip der CPM- Netzplantechnik (critical path method) verbindbar und auch verzweigbar sind und dabei jeder Netzplanknoten durch ein Ra­ stermodul dargestellt wird, und daß
• 5. das Steuerungssystem oder Rastermodul-Regiesystem ein CPM- Aufbauprogramm und ein CPM-Ablaufprogramm umfaßt, wobei durch das CPM-Aufbauprogramm die bedarfsweise veränderbare Struktur des CPM-Netzplans erstellbar ist und durch das CPM-Ablaufpro­ gramm eine ablauffähige Verarbeitungseinheit erstellbar und die Struktur des CPM-Netzplans bedarfsweise aktualisierbar ist.

Infolge seines modularen Aufbaus läßt sich das Steuerungssy­ stems allen erdenklichen Erfordernissen problemlos anpassen und es ist praktisch grenzenlos erweiterungsfähig. Mit ihm lassen sich z. B. Fertigungsstraßen steuerungstechnisch gesehen modular aufbauen, bedarfsweise ändern und erweitern. Durch den modula­ ren Aufbau werben die Fehlersuche bei eventuell auftretenden Störungen an der Hardware sowie deren Beseitigung erheblich erleichtert und verkürzt, so daß wertvolle Zeit eingespart wird. Das Rastermodul als abgewandelter, dreidimensionaler CPM- Netzplanknoten gewährleistet Abwärts- und Aufwärtskompatibili­ tät des Steuerungssystems. Es sind keine Schnittstellen mehr erforderlich.

Durch die Aufteilung des Regiesystems in ein neutrales Basisre­ giesystem und das Rastermodul-Regiesystem kann der RAM-Arbeits­ speicher von Computer-Einheiten gegenüber herkömmlichen Syste­ men sinnvoller eingeteilt und genutzt werden. Der freiwerdende Arbeitsspeicherplatz kann für die Datenbank genutzt werden und macht die Computer-Einheiten schneller.

Durch das CPM-Aufbauprogramm kann das in Rasterflächen unter­ teilte Rasterfeld auf einem Bildschirm (Monitor) sichtbar ge­ macht werden und in jeder Rasterfläche ein unter einer bestimm­ ten Adresse ausgewähltes Rastermodul aufgerufen und angezeigt werden.

Jedes Rastermodul besteht aus einem auf einer Bildschirm- Rasterfläche anzeigbaren Display und einer vorzugsweise nur einen Befehlsschritt einer Verarbeitungseinheit oder eines Teilablaufs enthaltenden Funktion mit mehreren Eingängen und Ausgängen. Dies erlaubt eine einfache und sichere Überwachung des Ablaufs einer zu steuernden Verarbeitungseinheit. Bei einer eventuell auftretenden Störung in der Hardware ist der Fehler über das Display des gerade aktivierten Rastermoduls oder Be­ fehlsschritts schnell und sicher zu orten und auch zu beheben.

Vorzugsweise sind die Displays der Rastermodule als vorgefer­ tigte graphische Bilder mit Angaben zum Funktionsinhalt und den Verbindungsmöglichkeiten der Rastermodule und die Funktionen der Rastermodule als Objektcode unter jeweils eigener Adresse in einer Datenbank abgelegt und abrufbar.

Durch die Verwendung vorgefertigter und getesteter Rastermodule beim Aufbau der Struktur einer Verarbeitungseinheit oder eines Teilablaufs können keine Softwarefehler mehr auftreten, nachdem der Teilablauf beim Aufbau und bei einem Testlauf akzeptiert worden ist.

Indem die Rastermodule neutral und normiert sind, braucht jedes Rastermodul nach Display und Funktion nur einmal in der Daten­ bank gespeichert werden und kann für den Aufbau eines CPM-Netz­ plans mehrfach wiederverwendet bzw. durch eine Adressen-Eingabe mehrfach abgerufen werden. Dadurch reduziert sich der erforder­ liche Speicherumfang der Datenbank.

Vorzugsweise sind die Rastermodule nach Display und Funktion unter jeweils eigener Adresse in einer erfindungsgemäßen dyna­ mischen, mehrstufigen, dreidimensionalen Matrixdatenbank (DM3DM) gespeichert und aus ihr abrufbar. Der dreidimensionale Aufbau der Datenbank erleichtert und beschleunigt den Zugriff auf die gespeicherten Daten; außerdem ist sie in den drei Di­ mensionen problemlos und praktisch unbegrenzt erweiterbar.

Die dynamische, mehrstufige, dreidimensionale Matrixdatenbank (DM3DM) besteht nach der Erfindung aus einem oder mehreren dreidimensionalen Adressblöcken, in denen die Adressen der Rastermodule in mehreren Ebenen gespeichert sind; dabei gehört zu jeder Adresse im Adressblock ein dreidimensionaler Daten­ block, in dem die Daten des mit der betreffenden Adresse über den Adressblock aufrufbaren Rastermoduls in verschiedenen Ebe­ nen abgelegt sind. In der DM3DM-Matrixdatenbank gibt es keine der bis heute, üblichen aus Adressen und Tabellen aufgebauten Datenstrukturen mehr, sondern es wird jede Information einzeln gespeichert, wodurch der Zugriff beschleunigt wird. Die Adress­ blockstruktur bildet die Netzplanstruktur ab und die Daten­ blockstruktur sichert die Verbindung der Vorgänger- und Nach­ folgermodule.

Mit dem Aufruf eines jeden Rastermoduls unter der gleichen Adresse in einem diesem Rastermodul zugeordneten dreidimensio­ nalen Datenblock können die Steuerdaten für das CPM-Ablaufpro­ gramm in Folgeebenen des Datenblocks abgespeichert werden.

Jeder Adressblock und jeder Datenblock ist infolge des dreidi­ mensionalen Aufbaus in seinen drei Dimensionen den Erfordernis­ sen entsprechend beliebig erweiterbar. Dies trägt zur univer­ sellen Einsetzbarkeit des neuen Steuerungssystems bei.

Die Adressblöcke bilden Zugriffspfadstrukturen oder Indexstruk­ turen für den Zugriff auf die Daten der Datenblöcke; sie können grundsätzlich alle bekannten Informationsstrukturen, und eben auch die Netzplanstruktur, nachbilden. Außerdem dienen sie mit ihrer Dreidimensionalität auch als auf- und absteigende Struk­ tur- und Sortiereinheiten. Damit erfordert die DM3DM-Datenbank keine Defragmentierung und keine Reorganisation mehr. Dies gewinnt seine besondere Bedeutung bei der Schaffung künstlicher Intelligenz und selbstlernender künstlicher Intelligenz.

Als genereller Einstieg in die DM3DM-Matrixdatenbank ist vor­ teilhaft ein Adressblock "Null" oder Hauptadressblock vorgese­ hen ist, der nach Art eines Adressdatenbaums zu den Folge­ adressblöcken für den Direktzugriff auf die Daten verzweigt. Im Adressblock "Null" oder Hauptadressblock wird die Datenbank normiert; durch ihn erschließt sich die Bedeutung der Daten und es wird das Auffinden der strukturierten Daten bei der Verar­ beitung nochmals weiter beschleunigt. Dazu befindet sich der Adressblock "Null" oder Hauptadressspeicher vorteilhaft immer komplett (neben anderem) im RAM-Arbeitsspeicher eines betref­ fenden Computers.

Durch das CPM-Aufbauprogramm werden die entsprechend den für eine Verarbeitungseinheit erforderlichen, in den Funktionen der Rastermodule enthaltenen Befehlsschritten über ihre Adressen aufgerufenen Rastermodule zur Struktur eines dynamischen, mehr­ stufigen, dreidimensionalen CPM-Netzplans (DM3DN) zusammenge­ stellt. Dazu können für den Eingang eines jeden Folgemoduls die Adresse des an seinem Ausgang mit ihm zu verbindenden Vorgän­ germoduls sowie für den Ausgang oder die Ausgänge eines jeden Vorgängermoduls die Adresse des oder der an seinem oder ihren Eingängen jeweils mit ihm zu verbindenden Nachfolgemodule in Datenblockebenen der DM3DM-Datenbank abgespeichert werden. Da die Netzplantechnik dazu zwingt, sämtliche Kombinationsmöglich­ keiten der Verbindungen an den Ein- und Ausgängen der Rastermo­ dule und jede JA/NEIN-Entscheidung zu berücksichtigen, wird auf diese Weise eine eindeutige Struktur vorgegeben, wodurch das Steuerungssystem äußerst stabil wird. Neben der Verwendung vorgefertigter und getesteter Rastermodule trägt dies dazu bei, daß, nachdem eine Verarbeitungseinheit oder ein Teilablauf zunächst beim Aufbau der Struktur und dann nach einem Testlauf einmal akzeptiert wurde, keine Softwarefehler mehr auftreten können.

Die Struktur des durch das CPM-Aufbauprogramm aus Rastermodulen zusammengestellten CPM-Netzplans kann dann mit Hilfe der Dis­ plays dieser Rastermodule auf einem in Rasterflächen unterteil­ ten Bildschirm-Rasterfeld sichtbar gemacht werden.

Durch neue Eingaben ist die Struktur des dynamischen, mehrstu­ figen, dreidimensionalen CPM-Netzplans (DM3DN) jederzeit verän­ derbar bzw. aktualisierbar und kann den jeweiligen Erfordernis­ sen angepaßt werden.

Durch das CPM-Ablaufprogramm können dann die durch das CPM- Aufbauprogramm zusammengestellten Rastermodule an ihren Ein- und Ausgängen entsprechend der Struktur des dynamischen, mehr­ stufigen, dreidimensionalen CPM-Netzplans (DM3DN) miteinander zu einer ablauffähigen Verarbeitungseinheit verknüpft werden; auch diese kann mit Hilfe der Displays der Rastermodule auf einem in Rasterflächen unterteilten Bildschirm-Rasterfeld sichtbar gemacht werden. Dabei ist vorteilhaft eine dynamische Anpassung an sich ständig ändernde Entwicklungen möglich.

Vorzugsweise sind die Displays der Rastermodule normalerweise randlos, so daß man eine geschlossene Bildschirmfläche erhält; nur zur Anzeige eines bestimmten Aktivierungsstatus des Raster­ moduls, einer Störung oder einer erforderlichen JA/NEIN-Ent­ scheidung bildet sich ein Rahmen um das Display, der entspre­ chend der Art der Anzeige eine unterschiedliche Farbe aufweisen kann, z. B. grün für den fehlerfreien Ablauf des Vorgangs, rot für eine Störung im Hardware-Bereich, gelb für das Erfordernis einer JA/NEIN-Entscheidung für den Fortgang der Verarbei­ tungseinheit. Die Überwachung einer Anlage und des Ablaufs einer Verarbeitungseinheit wird so noch weiter erleichtert.

Die Verknüpfung der Rastermodule ist als Adressrechnung im RAM- Arbeitsspeicher einer Computer-Einheit speicherbar, wobei der interne Adresszähler des Prozessors die Verbindungen der Ra­ stermodul-Funktion durchschaltet.

Für das CPM-Ablaufprogramm ist die Startadresse des Startmoduls im Adresszähler vom Basisregiesystem als Byte-Wert vorgegeben und die Einsprungadresse des Folgemoduls wird durch Addition der in Byte bemessenen Objektgröße der kompletten Funktion des Vorgängermoduls festgelegt.

Für den Datentransfer zu einem oder mehreren die nach der dyna­ mischen, mehrstufigen, dreidimensionalen CPM-Netzplantechnik (DM3DN) aufgebauten Verarbeitungseinheiten oder Teilabläufe ausführenden Prozessoren kann jedes Rastermodul über einen Di­ rektanschluß mit dem Datenbussystem verbunden werden; so ist auch die Verbindung geschaffen zwischen dem Basisregiesystem und dem dieses ergänzenden Rastermodul-Regiesystem. Durch den Direktanschluß des Rastermodul-Regiesystems an das Datenbussy­ stem bleibt das Basisregiesystem neutral und universell anwend­ bar. Es erübrigen sich somit immer wieder neue Versionen von Betriebssystemen für neue Anwendungsfälle.

Erfindungsgemäß ist auch das Datenbussystem dreidimensional aufgebaut; in ihm sind in verschiedenen Ebenen die Busadressen der Rastermodule abgelegt, wobei Verbindungen in den einzelnen Ebenen und auch zwischen den Ebenen hergestellt werden können.

Der dreidimensionale Datenbus erlaubt die parallele Verarbei­ tung der Daten auf den verschiedenen Ebenen, wobei diese ver­ schiedenen Teilabläufen oder Verarbeitungseinheiten zugeordnet sein können. Durch die Verknüpfungsmöglichkeit zwischen den verschiedenen Ebenen sind Datenumleitungen möglich, so daß Datenkollisionen oder Warteschleifen für die einzelnen Prozes­ soren vermieden werden. Die mögliche Verknüpfung von Daten in drei Dimensionen bildet außerdem den Schlüssel zu künstlicher, auch selbst lernender Intelligenz; der dreidimensionale Daten­ bus ist dazu auch in anderen Steuerungssystemen anwendbar. Er kann in einer Weiterentwicklung sowohl Prozessoren, intelli­ gente Chips und das Rastermodul als Netzplanknoten kombinieren für die Nachbildung der heute schon bekannten Gehirnstrukturen zur Schaffung künstlicher Intelligenz.

Durch den Direktanschluß der Rastermodule am dreidimensionalen Datenbussystem wird eine optimale Ausnutzung der heute bereits üblichen und in Zukunft noch möglichen Prozessorgeschwindigkei­ ten möglich.

Ein Schutz gegen unbefugten Zugriff läßt sich einrichten, indem die Rastermodule bzw. die aus ihnen aufgebauten Strukturen von Verarbeitungseinheiten durch eine Kennung verschiedenen Funk­ tions- oder Kontrollebenen zugeordnet werden und diese nur mittels Gegenkennung zugänglich sind.

Das System ist sicher, dauerbeständig, immer aktuell bzw. pro­ blemlos aktualisierbar und läßt sich an jede technische Verän­ derung ohne weiteres anpassen. Es ermöglicht dem Anwender, Teilabläufe oder Verarbeitungseinheiten nach Bedarf über das Rastermodulsystem zusammenzustellen und macht ihn so unabhängig von bestimmten Betriebssystemen, von bestimmten Hardware-Pro­ dukten und bestimmten Dienstleistungsunternehmen. Das erfin­ dungsgemäße Steuerungssystem erfordert eine Einarbeitungszeit, die sich lediglich nach Stunden bemißt.

Die Erfindung wird anhand der anhängenden Zeichnungen beispiel­ haft näher beschrieben; es zeigen

Fig. 1 drei einzelne Rasterflächen eines Rasterfeldes, wie sie auf einem Bildschirm als Display zugehöriger Funktionen von Rastermodulen zur Anzeige gebracht werden können,

Fig. 2 drei den Rasterflächen in Fig. 1 entsprechende Funktio­ nen von Rastermodulen,

Fig. 3 den Ausschnitt eines Bildschirm-Rasterfeldes, auf dem beispielhaft der Ablauf einer vorbereitenden Verarbei­ tungseinheit, z. B. für eine Fertigungsstraße, nach Art eines Netzplans angezeigt ist,

Fig. 4 den Ausschnitt eines Bildschirm-Rasterfeldes, auf dem der Ablauf eines steuerbaren Vorgangs am Beispiel einer Fertigungsstraße nach Art eines Netzplans angezeigt ist,

Fig. 5 verdeutlicht schematisch und beispielhaft den Aufbau eines dynamischen, mehrstufigen, 3-dimensionalen (DM3DM) Adressblocks samt einem dynamischen, mehrstufi­ gen, 3-dimensionalen (DM3DM) Datenblock, wie er jeder Adresse des Adressblocks als Produkt des CPM-Aufbaupro­ gramms zugehörig ist, und

Fig. 6 verdeutlicht schematisch und beispielhaft den Aufbau eines erfindungsgemäßen dreidimensionalen Daten- und Adressbussystems als Teil des Basis-Regiesystems.

Das neue Steuerungssystem ist ein Rastermodulregiesystem und ergänzt ein neutrales Basis-Regiesystem (Kernel), das lediglich die Umgebung von Prozessoren (Arbeitsspeicher, Register, Bussy­ stem) zentral verarbeitet. Es ist aus neutralen, normierten Rastermodulen 7, 8 aufgebaut, die jeweils aus einem vorzugsweise quadratischen Display 7 (siehe Fig. 1) und einer Funktion 8 mit mehreren Eingängen E und Ausgängen A (siehe Fig. 2) bestehen. Der Aktivierungsstatus der Rastermodule 7, 8 kann auf einem in Rasterflächen 5 unterteilten Rasterfeld 6, z. B. einem Bild­ schirm, zur Anzeige gebracht werden. In Fig. 1 sind drei ein­ zelne Display-Rasterflächen 5 eines Bildschirm-Rasterfeldes 6 dargestellt und in Fig. 2 die entsprechenden Funktionen 8 der Rastermodule 7, 8, der beispielsweise für den Steuerungsaufbau zuständigen Adressblockebene 2 des Steuerungs- oder Rastermo­ dul-Regiesystems.

Das neutrale und normierte Rastermodul 7, 8 ist das Kernstück des erfindungsgemäßen Steuerungssystems. Es ist das Bindeglied zwischen allen intern und extern digital steuerbaren techni­ schen Geräteeinheiten oder Gerätesystemen und einem dezentralen Regiesystem. Als neutrales Rastermodul 7, 8 ist es als Display 7 und Funktion 8 nur einmal in einer Datenbank gespeichert und für den Aufbau einer Verarbeitungseinheit, z. B. einer Ferti­ gungsstraße, mehrfach wiederverwendbar, d. h. durch ein Aufbau­ programm, vorzugsweise ein CPM-Aufbauprogramm (critical path method), mehrfach abruf- und einsetzbar.

Das Display 7 (siehe Fig. 1) ist der Teil des Rastermoduls 7, 8, der auf einem Rasterfeld-Bildschirm 6 sichtbar gemacht werden dann. Es ist als vorgefertigtes graphisches Bild unter einer eigenen Identitätsnummer in einer Ebene einer dynamischen, mehrstufigen, 3-dimensionalen DM3DM-Matrixdatenbank gespeichert und aus ihr abrufbar. Die äußeren Ränder des Displays 7 sind vorzugsweise unsichtbar, um bei der Anzeige auf einem Bild­ schirm einen geschlossenen Bildhintergrund zu erhalten (siehe auch Fig. 3 und 4). Dies ist bei dem zweiten und dritten in einer Rasterfläche 5 angezeigten Display 7 in Fig. 1 durch strichlierte Randlinien verdeutlicht. Nur zur Anzeige bestimm­ ter Aktivierungszustände des Rastermoduls 7, 8, etwa zur Anzeige einer erforderlichen JA/NEIN-Entscheidung für den Fortgang des Vorgangs oder einer Störung in der Hardware, bildet sich ein Rahmen 11 um das Display 7 (siehe erstes Display 7 in Fig, 1). So läßt sich der Verfahrensablauf leicht überwachen, sofort eine erforderliche Entscheidung eingeben, oder es wird bei einer auftretenden Störung sofort angezeigt, wo und in welcher Geräteeinheit der Fehler liegt. Die Fehlersuche und das Beheben einer Störung werden so erheblich erleichtert und beschleunigt. Vorzugsweise können diese unterschiedlichen Anzeigearten zu­ sätzlich durch eine besondere Farbgebung des sich bildenden Rahmens 11 kenntlich gemacht werden, z. B. grün für den stö­ rungsfreien Ablauf, rot für die Fehleranzeige und damit die Unterbrechung des gesteuerten Vorgangs bzw. den Stillstand der Anlage, und gelb kann anzeigen, daß eine externe (z. B. manu­ elle) Entscheidungseingabe stattfinden muß.

Außerdem enthält jedes Display 7 noch weitere Informationen. Gemäß Fig. 1 befindet sich innerhalb der quadratischen Display­ fläche 5, 7 eine Kreisfläche; darin ist beim ersten und dritten Display 7 der Fig. 1 oben links beispielsweise ein sprachfreies Symbol für den Funktionsinhalt des betreffenden Rastermoduls 7, 8 angezeigt, im dargestellten Fall beispielhaft als Musiknote wiedergegeben. Durch die Verwendung einer normierten, weltweit verständlichen Symbolsprache kann ein hoher Rationalisierungs­ effekt erzielt werden. Oben rechts in der Kreisfläche kann die Adresse des Displays 7 bzw. der Displayname wiedergegeben sein, der zweckmäßig aus den Koordinaten gebildet sein kann, unter denen das Display 7 bzw. die Funktion 8 des Rastermoduls 7, 8 in der DM3DM-Datenbank abgespeichert ist. Die Angabe 2/2/2 im ersten Display 7 der Fig. 1 läßt so erkennen, daß es sich an zweiter Position in der zweiten Zeile der zweiten DM3DM-Adress­ block-Ebene der Datenbank befindet. Analog ergibt sich für das dritte Display 7 in Fig. 1 die vierte Position in der dritten Zeile der zweiten DM3DM-Adressblock-Ebene.

Im mittleren Teil der Kreisfläche können Angaben zu Verarbei­ tungsaktivitäten oder Befehlsschritten, z. B. eines Fertigungs­ schrittes innerhalb einer Produktionsstraße, erscheinen, im dargestellten Beispiel der Fig. 1 "Eingabe".

Im unteren Teil der Kreisfläche können sprachliche Erklärungen zu den Symbolen in einer beliebigen Landessprache oder über einen erforderlichen oder nachfolgenden Befehlsschritt erschei­ nen. Der Hinweis "Entscheidung" im ersten Display 7 in Fig. 1 zeigt an, daß eine JA/NEIN-Entscheidung oder -verzweigung ansteht.

Beim zweiten Display 7 der Fig. 1 ist dargestellt, wie in der Kreisfläche eines Displays 7 die durch eine JA/NEIN-Entschei­ dung möglichen Verzweigungen zu nachfolgenden Rastermodulen 7, 8 angezeigt werden können; zwischen der Kreislinie und den (unsichtbaren) Randlinien des Display-Quadrats eines jeden Rastermoduls 7, 8 sind die nach dem Prinzip der CPM-Netzplan­ technik tatsächlich hergestellten Verbindungen 12 zu nachfol­ genden und vorausgehenden Rastermodulen 7, 8 angezeigt.

Jedes neutrale Rastermodul 7, 8 enthält eine Funktion 8, die als vorgefertigtes Objekt-Code-Teil unter einer eigenen Identitäts­ nummer in einer Ebene der dreidimensionalen DM3DM-Datenbank gespeichert und abrufbar ist; es weist mehrere bis beliebig viele einander horizontal, vertikal oder diagonal gegenüberlie­ gende Eingänge E und Ausgänge A auf, über die die Verbindungen zu Vorgänger- und Nachfolger-Rastermodulen 7, 8 nach dem Prinzip der CPM-Netzplantechnik in drei Dimensionen, d. h. sowohl inner­ halb der einzelnen Adressblockebenen als auch zwischen den Adressblockebenen der DM3DM-Datenbank, herstellbar sind. Die an sich für zwei Dimensionen bekannte CPM-Netzplantechnik ist also nach der Erfindung erweitert und ausgebaut zu einer dynami­ schen, mehrstufigen, 3-dimensionalen CPM-Netzplantechnik DM3DN. Entsprechend der gespeicherten und durch ein CPM-Aufbauprogramm (siehe unten) aufgerufenen Funktion 8 verzweigt jedes Rastermo­ dul 7, 8 von einem Eingang E zu einem oder mehreren seiner Aus­ gänge A in horizontaler, vertikaler oder diagonaler Richtung und zu einem oder mehreren Nachfolgemodulen 7, 8 in drei Dimen­ sionen, wobei sowohl Vorwärtsverbindungen E1-A1 als auch Rück­ wärtsverbindungen E2-A2 möglich sind, etwa für Rückmeldungen oder zum Betrieb eines Regelkreises. Die Zahl der Ein- und Ausgänge der Rastermodule 7, 8 läßt sich nach Bedarf beliebig erhöhen. Das dreidimensionale Rastermodul bildet so einen abge­ wandelten, dreidimensionalen CPM-Netzplanknoten und ist Garant für abwärts- und aufwärtskompatible Steuerungen.

In Fig. 2 sind die entsprechend der in Fig. 1 beispielhaft dargestellten Verzweigung aktivierten Ein- und Ausgänge E1, A1 der Rastermodule 7, 8 mit ihren Eingangs- und Ausgangsadressen versehen. So ist zu erkennen, daß das Rastermodul 7, 8 mit der Adresse 2/2/2 an seinem Eingang E1 mit dem Ausgang des (nicht dargestellten) Vorgängermoduls 2/1/2 verbunden ist und von seinem Ausgang A1 eine Verbindung zum Eingang E1 des Nachfolge­ moduls 2/3/2 hergestellt wird, dessen Funktion 8 so erkennbar an dritter Position derselben zweiten Zeile in derselben zwei­ ten Adressblockebene der DM3DM-Datenbank liegt wie das an zwei­ ter Position liegende Rastermodul 2/2/2. Der Ausgang A1 des Rastermoduls 7, 8 mit der Adresse 2/3/2 wird verbunden mit dem Eingang E1 seines (nicht dargestellten) Nachfolgemoduls 7, 8 mit der Adresse 2/4/2 an vierter Position in derselben Zeile und Adressblockebene. Außerdem verzweigt der Ausgang A3 zu einem weiteren Nachfolgemodul 7, 8 mit der Adresse 3/4/2 an vierter Position in der dritten Zeile der zweiten Adressblockebene und dessen Ausgang A1 verzweigt weiter zum Eingang seines (nicht dargestellten) Nachfolgemoduls mit der Adresse 3/5/2.

Die Rastermodule werden benutzt, um eine Maschinensteuerung oder ein Betriebssystem oder eine andere digitale Steuerung für eine Geräteeinheit aufzubauen. In Fig. 3 ist dargestellt, wie auf dem Rasterfeld 6 eines Bildschirms der Ablauf einer vorbe­ reitenden Verarbeitungseinheit z. B. für eine weitere (Haupt-)Verarbeitungseinheit an einer Fertigungsstraße gemäß Fig. 4 nach der CPM-Netzplantechnik dargestellt sein kann. Jedes über sein Display 7 zur Anzeige gebrachte Rastermodul 7, 8 stellt dabei einen Netzplanknoten 13 dar und steht für einen Befehls- oder Verfahrensschritt zur Durchführung oder Abarbeitung der betreffenden Verarbeitungseinheit. Unter Verarbeitungseinheit wird dabei die Gesamtheit der einen bestimmten in sich abge­ schlossenen Vorgang zu Ende bringenden Befehls- oder Arbeits­ schritte verstanden. Um die Vorteile der Erfindung optimal nutzen zu können, ist vorzugsweise jedem einzelnen Befehls- oder Arbeitsschritt einer Verarbeitungseinheit ein Rastermodul 7, 8 mit der betreffenden aus der DM3DM-Datenbank abgerufenen Funktion 7 zugeordnet. Bei auftretenden Störungen in der Hard­ ware läßt sich so der Fehler schnell und zuverlässig orten und danach beheben, so daß eine erhebliche Zeitersparnis und ein hoher Rationalisierungseffekt erreicht werden. Sollten die Umstände, etwa bei der Umstellung einer bestehenden Anlage auf das erfindungsgemäße Steuerungssystem, es aber verlangen oder für den Übergang geraten erscheinen lassen, so ist es grund­ sätzlich auch möglich, mehrere Befehls- oder Arbeitsschritte in der Funktion 7 eines Rastermoduls 7, 8, also in einem Netzplan­ knoten 13 zusammenzufassen.

In einer vorbereitenden Verarbeitungseinheit gemäß Fig. 3 fällt die Entscheidung, ob eine Haupt-Verarbeitungseinheit, z. B. eine Maschine oder Fertigungsstraße gemäß Fig. 4, gestartet werden soll. Nachdem die vorbereitende Verarbeitungseinheit am Start­ modul 2/1/2 gestartet worden ist, läuft diese nach dem zuvor aufgebauten CPM-Netzplan ab und kann auf dem Bildschirm-Raster­ feld 6 verfolgt werden. Gemäß Fig. 3 wird angenommen, daß das erste Folgemodul 2/2/2 eine JA/NEIN-Entscheidung für den Fortgang des Ablaufs verlangt, was durch einen (gelben) Rahmen 11 am Display D desselben Moduls angezeigt wird. Nach Eingabe einer NEIN-Entscheidung, die enthält, daß eine oder mehrere Bedingungen für die Haupt-Verarbeitungseinheit nicht gegeben sind, wird zum Folgemodul 2/4/2 verzweigt und, nachdem dessen Funktion abgearbeitet ist, erfolgt die Rückkehr oder Rückmel­ dung zum Startmodul 2/1/2. Nach Eingabe einer JA-Entscheidung wird nacheinander zu den Folgemodulen 3/4/2 und 3/5/2 verzweigt und über den Anschluß 4/1/1 zum Startmodul 4/1/1 der Haupt- Verarbeitungseinheit in Fig. 4 verbunden.

In Fig. 4 ist beispielhaft dargestellt, wie auf einem Bild­ schirm-Rasterfeld 6 eine Fertigungsstraße als Verarbeitungsein­ heit angezeigt und überwacht werden kann. Zur Anzeige kommen die Displays D der Rastermodule 7, 8, die über den Adressblock 17 mit dem damit verbundenen Datenblock 18 der DM3DM-Datenbank (vergl. Fig. 5) angesteuert werden. Auf den Displays D der, wie beispielhaft dargestellt, vierten Zeile 4/. . ./. . . des Rasterfel­ des 6 sind die Symbole von Teilabläufen der Fertigungsstraße angezeigt, also wie wiederum beispielhaft dargestellt, der Materialeinzug 14, eine erste Bearbeitung 15, z. B. das Schnei­ den des Materials, und ein weiterer Bearbeitungsschritt an einem Roboter 16. In der fünften Zeile 5/. . ./. . . des Rasterfeldes 6 ist auf den Displays D der Rastermodule 7, 8 die CNC-Steuerung der Teilabläufe 14 bis 16 symbolisiert; bei einem auftretenden Hardwarefehler in einem der Teilabläufe, im dargestellten Bei­ spiel am Roboter 16, bildet sich an der entsprechenden Position dieser Zeile der CNC-Steuerung, also unterhalb des Symbols für den Teilablauf Roboter 16, ein (roter) Rahmen 11 um das Display D und es ist sofort erkennbar, wo der Fehler zu orten ist. Nach Aktivieren der Adresse 5/6/1 des betreffenden Rastermoduls 7, 8 erfolgt auf dem Bildschirm 6 eine CPM-Netzplananzeige des Teil­ ablaufs vom Roboter 16 aus der betreffenden Funktionsebene (CPM-Ablauf) in der in Fig. 3 dargestellten Weise, wiederum mit Fehleranzeige oder Entscheidungsaufforderung zur Behebung der Störung.

In der sechsten Zeile 6/. . ./. . . des Bildschirm-Rasterfeldes 6 in Fig. 4 erfolgt die Anzeige einer notwendigen Eingabe einer JA/NEIN-Entscheidung durch einen (gelben) Rahmen 11 an der betreffenden Position des Teilablaufs, und in der siebten Zeile 7/. . ./. . . erfolgt die Anzeige über den ordnungsgemäßen Ablauf der Funktionen in den Teilabläufen 14 bis 16 durch einen (grünen) Rahmen 11 jeweils an der entsprechenden Position der Zeile.

Die Zeilen 1/. . ./. . . bis 3/. . ./. . . des Bildschirm-Rasterfeldes 6 können für andere Anzeigen reserviert sein.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem verfügt über eine dynami­ sche, mehrstufige, dreidimensionale DM3DM-Matrixdatenbank, in der die neutralen Rastermodule 7, 8 mit ihren Displays 7 und ihren Funktionen 8 und ihrer durch ein CPM-Aufbauprogramm be­ darfsweise festgelegten CPM-Netzplanstruktur in verschiedenen Adressblock-Ebenen und den zugehörigen Datenblöcken als Ob­ jektcode gespeichert sind.

In Fig. 5 ist schematisch der Aufbau einer DM3DM-Matrixdaten­ bank wiedergegeben. Sie besteht aus einem oder mehreren dreidi­ mensionalen Adressblocks 17. Im Adressblock 17 sind nur die Adressen der Rastermodule 7, 8 in mehreren verschiedenen Ebenen abgelegt. Die Namen der Adressen bestimmen sich zweckmäßig nach den Koordinaten ihrer Ablage in den drei Dimensionen des Adressblocks 17, also nach Zeile, Position in der Zeile (oder Spalte) und Ebene: z. B. 2/3/2 zweite Zeile, dritte Position, zweite Ebene. In Fig. 5 sind zwei Ebenen des Adressblocks 17 und davon die erste nur mit ihrer ersten Zeile und den ersten Positionen der folgenden Zeilen schematisch dargestellt. Der Adressblock 17 ist in den drei Dimensionen beliebig und nach Bedarf erweiterbar. Er dient dem Auffinden der in Datenblöcken 18 abgelegten Daten der Rastermodule 7, 8 beim Aufbau einer dreidimensionalen CPM-Netzplanstruktur DM3DN für einen bestimm­ ten Ablauf, z. B. an einer Fertigungsstraße gemäß Fig. 4, durch ein CPM-Aufbauprogramm. Mit Hilfe einer Identitätsnummer wird über den Adressblock 17 im Datenblock 18 das Display 7 gefun­ den, das zur Anzeige gelangt, und werden ebenso die Funktionen 8 gefunden, die über die Ein- und Ausgänge E, A zum Aufbau der dreidimensionalen CPM-Netzplanstruktur einander zur Verbindung zugeordnet werden müssen.

Zu jeder Adresse im Adressblock 17 gehört ein dreidimensionaler Datenblock 18. In jedem dieser Datenblöcke 18 sind die Daten des mit der betreffenden Adresse über den Adressblock 17 auf­ rufbaren Rastermoduls 7, 8 (in Fig. 5 beispielhaft 2/3/2) in verschiedenen Ebenen abgelegt und abrufbar. In Fig. 5 ist bei­ spielhaft der Datenblock 18 des Rastermoduls 7, 8 mit der Adresse 2/3/2 mit fünf Ebenen dargestellt; in der ersten Ebene können sich die Displays 7 des Rastermoduls 7, 8 mit Displaynum­ mer befinden, in der zweiten Ebene seine Funktionen 8 mit Funk­ tionsnummer. In den folgenden Ebenen können die Eingänge E1 bis En und Ausgänge A1 bis An mit ihren Verbindungen zu den Vorgän­ ger- und Nachfolgermodulen (vergl. Fig. 2) gemäß einer dreidi­ mensionalen CPM-Netzplanstruktur als Produkt eines CPM-Aufbau­ programms und als Grundlage eines CPM-Ablaufprogramms gespei­ chert sein (siehe unten). Die Adressblockstruktur bildet die Netzplanstruktur ab, und die Datenblockstruktur sichert die Verbindungen der Vorgänger- und Nachfolgermodule.

Auch der dreidimensionale Datenblock 18 ist bei Bedarf beliebig erweiterbar. Im Vergleich zu den bekannten zweidimensionalen Datenbanken, die sich aus Adressen und Tabellen aufbauen, er­ laubt der dreidimensionale Aufbau der Datenbank und die Unter­ teilung in Adressblöcke 17 und Datenblöcke 18 ein wesentlich schnelleres Auffinden und einen wesentlich schnelleren Zugriff auf die Daten.

Als genereller Einstieg in die DM3DM-Matrixdatenbank ist vor­ teilhaft ein Adressblock "Null" oder Hauptadressblock vorgese­ hen ist, der nach Art eines Adressdatenbaums zu den Folge­ adressblöcken für den Direktzugriff auf die Daten verzweigt. Im Adressblock "Null" oder Hauptadressblock wird die Datenbank normiert; durch ihn erschließt sich die Bedeutung der Daten und es wird das Auffinden der strukturierten Daten bei der Verar­ beitung nochmals weiter beschleunigt. Dazu befindet sich der Adressblock "Null" oder Hauptadressspeicher vorteilhaft immer komplett (neben anderem) im RAM-Arbeitsspeicher eines betref­ fenden Computers.

Neben dem neutralen Basisregiesystem zur Verarbeitung der Umge­ bung von Prozessoren (Arbeitsspeicher, Register, Bussystem) benötigt das erfindungsgemäße Steuerungssystem ein (critical path method) CPM-Aufbauprogramm und ein CPM-Ablaufprogramm.

Das CPM-Aufbauprogramm erstellt dabei noch keine ablauffähige Verarbeitungseinheit, sondern nach der erweiterten, dynami­ schen, dreidimensionalen CPM-Netzplantechnik DM3DN die aus Rastermodulen 7, 8 mit unterschiedlichen Funktionen 8 gebildete Struktur des dreidimensionalen CPM-Netzplans für die Verarbei­ tungseinheit, wobei diese Struktur jederzeit veränderbar oder aktualisierbar ist, so daß man von einer dynamischen, mehrstu­ figen, dreidimensionalen Netzplantechnik DM3DN sprechen kann. Jedes Rastermodul 7, 8 mit einer bestimmten, einem Verarbei­ tungsschritt der Verarbeitungseinheit entsprechenden Funktion 8 ist, wie bereits erwähnt, nur einmal in der DM3DM-Matrixdaten­ bank gespeichert und ist beim Strukturaufbau des DM3DN-Netz­ plans nach Bedarf mehrfach wiederverwendbar; es ist neutral. Die Adressen der Rastermodule 7, 8 belegen im DM3DM-Adressblock 17 und im DM3DM-Datenblock 18 dieselben Koordinaten. Durch Eingabe der Koordinatenadressen der Rastermodule 7, 8 mit den entsprechenden Funktionen 8 in der Reihenfolge der geforderten Verarbeitungsschritte wird die Struktur des DM3DN-Netzplans festgelegt und jedes Rastermodul 7, 8 an seinen Eingängen E und Ausgängen A mit der Adresse des jeweiligen Vorgänger- bzw. Nachfolgemoduls versehen. Zu den im DM3DM-Datenblock 18 mit Display 7 und Funktion 8 gespeicherten Rastermodulen 7, 8 werden deren Eingänge E und Ausgänge A mit den ihre Koordinaten beibe­ haltenden Adressen der Vorgänger- bzw. Nachfolgemodule in den nachfolgenden Ebenen des DM3DM-Datenblocks 18 gespeichert (siehe Fig. 5), womit die DM3DN-Netzplanstruktur einer oder mehrerer Verarbeitungseinheiten festgelegt ist.

Mit der Eingabe der Koordinatenadressen werden auch die Dis­ plays 7 der betreffenden Rastermodule 7, 8 in die Rasterflächen 5 eines Bildschirm-Rasterfeldes 6 eingesetzt, wodurch die Struktur des DM3DN-Netzplans als Ausschnitt des Rasterfeldes 6 zur Anzeige gebracht werden kann.

Das CPM-Ablaufprogramm erstellt beim Starten eine ablauffähige Verarbeitungseinheit, wobei die Struktur des CPM-Netzplans durch neue Eingaben jederzeit verändert und aktualisiert werden kann. Die Verknüpfung der Rastermodule 7, 8 und ihre Speicherung im RAM-Arbeitsspeicher einer Computer-Einheit erfolgt ausgehend von der im DM3DM-Adressblock 17 befindlichen Startadresse eines Teilablaufs als reine Adressrechnung, wobei der interne Adress­ zähler des Prozessors die Verbindungen der Rastermodul-Funktion durchschaltet.

Die ersten RAM-Speicherplätze, z. B. 1000 Byte, sind reserviert für das Basis-Regiesystem.

Beim Start des CPM-Ablaufprogramms werden mindestens zwei Ra­ stermodule 7, 8, ein Startmodul und das Folgemodul, für den Ver­ knüpfungsvorgang benötigt. Die Objektgröße der kompletten Funk­ tion 8 eines Rastermoduls 7, 8 ist der Platzhalter im RAM-Ar­ beitsspeicher; es können so die Rastermodule 7, 8 plaziert wer­ den.

Der vom Basis-Regiesystem vorgegebene Wert im Adresszähler ist die Programmstartadresse, z. B. 1070 Byte, für die Startfunk­ tion. Es folgen zunächst eine Anzahl fest vorgegebener Bytes, die in jeder Funktion 8 der Rastermodule 7, 8 gleich sind und unverändert festgelegt sind, dadurch bleibt die Ablauffähigkeit für Verarbeitungseinheiten dauerhaft auf- und abwärts kompatibel erhalten.

Das CPM-Ablaufprogramm arbeitet über die Programmsprachenken­ nung die einzelnen Befehlsschritte der Funktion 8 des Rastermo­ duls 7, 8 ab, bis es auf den ersten Ausgang A1 stößt. Aufgrund der Objektgröße des Vorgängermoduls findet das Ablaufprogramm durch den festgelegten Adressplatz im Folgemodul unter Index 1 in der CPM-Registertabelle die Einsprungadresse E1 dieses Fol­ gemoduls. Das Ablaufprogramm addiert zu diesem gefundenen Adresswert E1 die Objektgröße des Vorgängermoduls hinzu und trägt den gefundenen Wert in der CPM-Registertabelle des Vor­ gängermoduls unter Index 1 für den gefundenen Ausgang A1 als Sprungadresse ein. Wenn ein echter Verarbeitungsablauf startet, dann erreicht der Sprungbefehl vom Ausgang A1 indexiert über die CPM-Registertabelle in der gleichen Funktion 8 den Ein­ sprung E1 in der Folgefunktion. Es wird die Funktion 8 des einen Rastermoduls 7, 8 bis zum Ende abgearbeitet, und das CPM- Ablaufprogramm lädt danach aufgrund des Strukturplans über den Adressblock 17 die Funktion 8 des nächsten Rastermoduls 7, 8 in den RAM-Arbeitsspeicher nach und verknüpft dann nach demselben Prinzip alle weiteren Folgefunktionen von Folgemodulen zu einer vollständigen, ablauffähigen Verarbeitungseinheit in allen drei Dimensionen. Die ablauffähige Verarbeitungseinheit als Produkt des CPM-Ablaufprogramms wird gesondert in der DM3DM-Matrixda­ tenbank gespeichert.

Für die Übermittlung der Daten aus der dreidimensionalen DM3DM- Datenbank zu den Prozessoren der zu steuernden Teilabläufe verfügt das Steuerungssystem über ein dreidimensionales Daten­ bussystem, welches in Fig. 6 schematisch wiedergegeben ist. In ihm sind in verschiedenen Ebenen die Busadressen des Rastermo­ dul-Regiesystems abgelegt. Wie auch in Fig. 4 am Eingang des Startmoduls 4/1/1 angegeben, ist das Rastermodul-Regiesystem am Datenbussystem direkt angeschlossen ist und so mit dem Basis- Regiesystem verbunden. Das dreidimensionale Datenbussystem erlaubt die parallele Verarbeitung der Daten auf verschiedenen Ebenen, die verschiedenen Teilabläufen zugeordnet sein können. Dies ist in Fig. 6 symbolisch durch die Displays mehrerer digi­ tal steuerbarer Geräte-Einheiten 19 bis 23, über die Teilab­ läufe verarbeitet werden, dargestellt. Es können dies Drucker, Fertigungsstraßen, Roboter und anderes sein. Dabei kann das Datenbussystem in seinen Ebenen in beiden Richtungen arbeiten, was in Fig. 6 durch die Pfeile 25 und 26 angedeutet ist. Die parallel arbeitenden Verarbeitungsbefehle stellen die Informa­ tionskette zusammen und verarbeiten sie. Dadurch wird die Ver­ arbeitungsgeschwindigkeit der Computer-Einheiten nochmals er­ höht.

Der dreidimensionale Aufbau des Datenbussystems erlaubt darüber hinaus aber auch eine Verknüpfung der Daten verschiedener Ebe­ nen untereinander etwa für eine Datenumleitung. Es können da­ durch keine Datenkollisionen mehr vorkommen wie bei den heute üblichen zweidimensionalen Datenbussystemen, die auch als Da­ tenautobahn bezeichnet werden. Auch die heute üblichen Warte­ schleifen für die einzelnen Prozessoren werden vermieden. Die mögliche Verknüpfung von Daten in drei Dimensionen bildet außerdem den Schlüssel zu künstlicher, auch selbst lernender Intelligenz.

Eine Ebene des Datenbussystems deckt vorzugsweise die heutige Technik ab, wodurch Kompatibilität gewährleistet ist.

Jedes Rastermodul 7, 8 besitzt über seine Adresse, wie in Fig. 6 bei 24 angedeutet, einen Direktanschluß am dreidimensionalen Datenbussystem. Damit bleibt das Basis-Regiesystem neutral und für jede Prozessortechnik und jede Prozessorkombination ver­ wendbar und ist sehr stabil. Alle Teilabläufe oder Verarbei­ tungseinheiten, die über das Rastermodul-Regiesystem direkt an das dreidimensionale Datenbussystem angeschlossen werden, sind eine Ergänzung des Basis-Regiesystems. Es werden somit keine unterschiedlichen Versionen von Betriebssystemen mehr nötig. Durch den Direktanschluß der Rastermodule 7, 8, bzw. des jewei­ ligen Startmoduls der in einer Ebene der DM3DM-Matrixdatenbank abgelegten Teilabläufe, am dreidimensionalen Datenbussystem wird eine optimale Ausnutzung der heute schon erreichten und zukünftig noch erreichbaren Prozessorgeschwindigkeiten mög­ lich, da ein zur Zeit bei bekannten Systemen bestehender Engpaß beim Datentransfer umgangen wird.

Durch die Aufteilung des Regiesystems in Basisregiesystem und Rastermodul-Regiesystem wird der RAM-Arbeitsspeicher der Compu­ ter-Einheiten gegenüber bekannten Systemen sinnvoller einge­ teilt. Freiwerdender Arbeitsspeicherplatz kann besser für die DM3DM-Datenbank genutzt werden, wodurch die Computer-Einheiten ebenfalls schneller werden.

Innerhalb des Basisregiesystems und des Rastermodul-Regiesy­ stems ist eine direkte Computer-Viren-Bekämpfung integriert im Betriebssystem möglich, indem schon beim Aufbau der Strukturen jedes Rastermodul auf Viren abgefragt wird.

Um unbefugte Eingriffe in das Steuerungssystem zu verhindern kann der Zugang über verschiedene, vorzugsweise fünf, Funk­ tions- oder Kontrollebenen und mit Hilfe von diesen Funktions- oder Kontrollebenen zugewiesenen Identitätsnummern geregelt werden.

Die oberste technische Kontrollebene verschafft über ein Ver­ waltungsprogramm Zugang zu allen, also sowohl den neutralen als auch den im Ablauf befindlichen Rastermodulen 7, 8. Hier kann eine durch die Identitätsnummer ausgewiesene Person den Ablauf des Gesamtsystems nach Bedarf aktualisieren, Teilabläufe ein- und ausschalten und sperren, usw. Hier kann zentral in das gesamte Steuerungssystem eingegriffen und können Veränderungen vorgenommen werden.

In einer zweiten, der Organisationsebene finden Steuerungen von Organisationsprogrammen statt und man erhält über ein Inhalts­ verzeichnis Zugang zu einer dritten Ebene, in der alle durch das CPM-Ablaufprogramm erstellten ablauffähigen Verarbeitungs­ einheiten über ein Startmodul mit Identitätsnummer angestoßen werden können.

Eine vierte Ebene kann der Entwicklung und Erweiterung des Steuerungssystems und der Programmierung der Einzelabläufe und Verarbeitungseinheiten vorbehalten sein.

In der fünften Funktions- oder Kontrollebene besteht Zugang zum Regiesystem, hier kann die Programmierung des Betriebssystems erfolgen.

Jede der fünf Funktions- oder Kontrollebenen ist nur mit einer bestimmten Identitätsnummer anwählbar und die nur in einer bestimmten Ebene zugänglichen Teilabläufe und Rastermodule erhalten dieselbe Identitätsnummer, so daß eine fortlaufende Zugangskontrolle stattfinden kann.

Claims (23)

1. Datenverarbeitendes Steuerungssystem zur Steuerung des auto­ matischen Ablaufs von untereinander abhängigen und/oder miteinander verketteten Vorgängen, mit einem die Umgebung von einem oder mehreren Prozessoren verarbeitenden und aus­ wertenden Basisregiesystem (Kernel) und einem Datenbussy­ stem für den Datentransfer zwischen einer Datenbank und den Arbeitsspeichern von Prozessoren, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. ein neutrales Basisregiesystem (Kernel) ergänzt ist durch
• 2. ein modular aus generell neutralen Rastermodulen (7, 8) mit mehreren Eingängen (E1 bis En) und Ausgängen (A1 bis An) aufgebautes Steuerungssystem (Rastermodul-Regiesystem), wobei
  • 2.1 jedes einzelne Rastermodul (7, 8) sowohl extern als auch intern ansteuerbar ist und
  • 2.2 mit seiner Adresse in einem Adressblock (17) der Daten­ bank eingetragen ist, wobei der Adressblock (17)
  • 3.1 mehrere strukturierte Adressblockebenen umfaßt, die
  • 3.2 aus dynamischen Rasterfeldern (6) bestehen, welche
  • 3.3 ihrerseits in Rasterflächen (5) unterteilt sind, wobei jede Rasterfläche (5) einem Rastermodul (7, 8) entspricht, daß
• 4. zum Aufbau einer Maschinensteuerung oder eines Betriebs­ systems oder einer anderen digitalen Steuerung die Raster­ module (7, 8) an ihren Eingängen (E) und Ausgängen (A) untereinander sowohl in den einzelnen Adressblockebenen als auch zwischen den Adressblockebenen, also in drei Dimensio­ nen, nach dem Prinzip der CPM-Netzplantechnik verbindbar und auch verzweigbar sind, wobei Rastermodule (7, 8) die CPM-Netzplanknoten sind, und daß
• 5. das Steuerungssystem oder Rastermodul-Regiesystem ein CPM-Aufbauprogramm und ein CPM-Ablaufprogramm umfaßt, wobei durch das CPM-Aufbauprogramm die bedarfsweise veränderbare Struktur des CPM-Netzplans erstellbar ist und durch das CPM-Ablaufprogramm eine ablauffähige Verarbeitungseinheit erstellbar und die Struktur des CPM-Netzplans bedarfsweise aktualisierbar ist.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das CPM-Aufbauprogramm das in Rasterflächen (5) unterteilte Rasterfeld (6) auf einem Bildschirm (Monitor) sichtbar machbar ist und in jeder Rasterfläche (5) ein un­ ter einer bestimmten Adresse ausgewähltes Rastermodul (7, 8) aufrufbar und anzeigbar ist.

3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Rastermodul (7, 8) aus einem auf einer Bildschirm-Rasterfläche (5) anzeigbaren Display (7) und einer vorzugsweise nur einen Befehlsschritt einer Verarbei­ tungseinheit oder eines Teilablaufs enthaltenden Funktion (8) mit mehreren Eingängen (E1 bis En) und Ausgängen (A1 bis An) besteht.

4. Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Displays (7) der Rastermodule (7, 8) als vorgefer­ tigte graphische Bilder mit Angaben zum Funktionsinhalt und den Verbindungsmöglichkeiten der Rastermodule (7, 8) und die Funktionen (8) der Rastermodule (7, 8) als Objektcode unter jeweils eigener Adresse in einer Datenbank abgelegt und ab­ rufbar sind.

5. Steuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastermodule (7, 8) neutral und normiert sind und jedes Rastermodul (7, 8) nach Display (7) und Funktion (8) nur einmal in der Datenbank gespeichert und für den Aufbau eines CPM-Netzplans mehrfach wiederverwendbar bzw. durch eine Adressen-Eingabe mehrfach abrufbar ist.

6. Steuerungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastermodule (7, 8) nach Display (7) und Funktion (8) unter jeweils eigener Adresse in einer dynami­ schen, mehrstufigen, dreidimensionalen Matrixdatenbank (DM3DM) gespeichert und aus ihr abrufbar sind.

7. Steuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische, mehrstufige, dreidimensionale Matrixda­ tenbank (DM3DM) aus einem oder mehreren dreidimensionalen Adressblöcken (17) besteht, in denen die Adressen der Ra­ stermodule (7, 8) in mehreren strukturierten Adressblockebe­ nen (1, 2, 3, . . .) gespeichert sind, und daß zu jeder Adresse im Adressblock (17) ein dreidimensionaler Daten­ block (18) gehört, in dem die Daten des mit der betreffen­ den Adresse über den Adressblock (17) aufrufbaren Rastermo­ duls (7, 8) in verschiedenen Ebenen abgelegt sind.

8. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Adressblock (17) und jeder Datenblock (18) in seinen drei Dimensionen beliebig erweiterbar ist.

9. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als genereller Einstieg in die DM3DM-Matrixdatenbank ein Adressblock "Null" vorgesehen ist, der nach Art eines Adressdatenbaums zu den Folgeadressblöcken verzweigt.

10. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Aufruf eines jeden Rastermoduls (7, 8) unter der gleichen Adresse in einem diesem Rastermodul (7, 8) zu­ geordneten dreidimensionalen Datenblock (18) die Steuerda­ ten für das CPM-Ablaufprogramm in Folgeebenen abspeicher­ bar sind.

11. Steuerungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch das CPM-Aufbauprogramm die entsprechend den für eine Verarbeitungseinheit erforderlichen, in den Funktio­ nen (8) der Rastermodule (7, 8) enthaltenen Befehlsschrit­ ten über ihre Adressen aufgerufenen Rastermodule (7, 8) zur Struktur eines dynamischen, mehrstufigen, dreidimensiona­ len CPM-Netzplans (DM3DN) zusammenstellbar sind und dazu für den Eingang (E1) oder die Eingänge (E1, . . .) eines jeden Folgemoduls die Adresse des an seinem Ausgang (A1) mit ihm zu verbindenden Vorgängermoduls sowie für den Aus­ gang (A1) oder die Ausgänge (A1, . . .) eines jeden Vorgän­ germoduls die Adresse des oder der an seinem oder ihrem Eingang (E1) oder seinen oder ihren Eingängen (E1, . . .) jeweils mit ihm zu verbindenden Nachfolgemoduls oder Nach­ folgemodule in einer Ebene des Datenblocks (18) der DM3DM- Datenbank abspeicherbar sind.

12. Steuerungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur des durch das CPM-Aufbauprogramm aus Ra­ stermodulen (7, 8) zusammengestellten CPM-Netzplans mit Hilfe der Displays (7) dieser Rastermodule (7, 8) auf einem in Rasterflächen (5) unterteilten Bildschirm-Rasterfeld (6) sichtbar machbar ist.

13. Steuerungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur des dynamischen, mehrstufigen, dreidimen­ sionalen CPM-Netzplans (DM3DN) durch neue Eingaben jeder­ zeit veränderbar bzw. aktualisierbar ist.

14. Steuerungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch das CPM-Ablaufprogramm die durch das CPM-Aufbau­ programm zusammengestellten Rastermodule (7, 8) an ihren Ein- und Ausgängen entsprechend der Struktur des dynami­ schen, mehrstufigen, dreidimensionalen CPM-Netzplans (DM3DN) miteinander zu einer ablauffähigen Verarbeitungs­ einheit verknüpfbar sind und diese mit Hilfe der Displays (7) der Rastermodule (7, 8) auf einem in Rasterflächen (5) unterteilten Bildschirm-Rasterfeld (6) sichtbar machbar ist.

15. Steuerungssystem nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Displays (7) der Rastermodule (7, 8) nor­ malerweise randlos sind und nur zur Anzeige eines bestimm­ ten Aktivierungsstatus des Rastermoduls (7, 8), einer Stö­ rung oder einer erforderlichen JA/NEIN-Entscheidung ein Rahmen (11) um das Display (7) bildbar ist.

16. Steuerungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfung der Rastermodule (7, 8) als Adressrech­ nung im RAM-Arbeitsspeicher einer Computer-Einheit spei­ cherbar ist, wobei die Verbindungen der Verarbeitungsein­ heiten oder Teilabläufe durch den internen Adresszähler des neutralen Basisregiesystems durchschaltbar sind.

17. Steuerungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für das CPM-Ablaufprogramm die Startadresse des Start­ moduls im Adresszähler vom Basisregiesystem als Byte-Wert vorgegeben ist und die Einsprungadresse des Folgemoduls durch Addition der in Byte bemessenen Objektgröße der kom­ pletten Funktion (8) des Vorgängermoduls festlegbar ist.

18. Steuerungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für den Datentransfer zu einem oder mehreren die nach der dynamischen, mehrstufigen, dreidimensionalen CPM-Netz­ plantechnik (DM3DN) aufgebauten Verarbeitungseinheiten oder Teilabläufe ausführenden Prozessoren und digital steuerbaren Einheiten (19 bis 23) jedes Rastermodul (7, 8) über einen Direktanschluß (24) mit dem Datenbussystem ver­ bindbar ist.

19. Steuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenbussystem dreidimensional ist und in ihm in verschiedenen Ebenen die Busadressen der Rastermodule (7, 8) abgelegt sind, wobei Verbindungen in den einzelnen Ebenen und zwischen den Ebenen herstellbar sind.

20. Steuerungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rastermodul-Regiesystem durch den Direktanschluß (24) am Datenbussystem mit dem Basisregie­ system verbunden ist.

21. Steuerungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastermodule (7, 8) bzw. die aus ihnen aufgebauten Strukturen von Verarbeitungsein­ heiten durch eine Kennung verschiedenen Funktions- oder Kontrollebenen zugeordnet sind und diese nur mittels Ge­ genkennung zugänglich sind.

22. Datenbussystem für ein datenverarbeitendes, ein die Umge­ bung von einem oder mehreren Prozessoren verarbeitendes und auswertendes Basisregiesystem (Kernel) ergänzendes Steuerungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Daten­ bussystem dreidimensional aufgebaut ist und mehrere Ebe­ nen, die vorwärts und rückwärts abarbeitbar sind, und einen Direktanschluß für das das Basisregiesystem ergän­ zende Steuerungssystem aufweist und daß Verbindungen in und zwischen den Datenbusebenen herstellbar sind.

23. Datenbank für ein datenverarbeitendes Steuerungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbank dreidimensional aufgebaut ist und aus mehreren dreidimensionalen Adress­ blöcken (17) besteht, in denen in mehreren Ebenen die Datenadressen gespeichert sind, wobei zu jeder Daten­ adresse ein dreidimensionaler Datenblock (18) gehört, in dem in mehreren Ebenen die Einzel-Echtdaten nach den räum­ lichen Koordinaten und auf- und absteigend sortiert ge­ speichert sind, und wobei als genereller Einstieg in die dreidimensionale Datenbank ein Haupt-Adressblock "Null" vorgesehen ist, der nach Art eines Adressdatenbaums zu den Folgeadressblöcken verzweigt.