DE69819211T2 - Verteilte interfacearchitektur einer programmierbaren industriellen steuerung - Google Patents

Verteilte interfacearchitektur einer programmierbaren industriellen steuerung Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Industrieautomatisierung und insbesondere die Kommunikation mit und zwischen programmierbaren Steuereinrichtungen zum Betreiben und Überwachen von industriellen Prozessen und Ausrüstungen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Hochentwickelte industrielle Prozesse, zum Beispiel Ölraffinierung, Kraftfahrzeugmontage oder Stromerzeugung, erfordern die kooperative Ausführung zahlreicher gegenseitig abhängiger Aufgaben mittels vieler verschiedener Einzelstücke von Ausrüstungen. Die enorme Komplexität zur Sicherstellung einer entsprechenden Aufgabenablaufsteuerung und Verwaltung, die nicht nur Prozeßlogik, sondern auch eine konstante Überwachung der Ausrüstungszustände erfordert, um die Vorgänge zu organisieren und zu verteilen und Funktionsmängel zu ermitteln, hat zu einer weitverbreiteten Anwendung von programmierbaren Steuereinrichtungen geführt. Diese Steuereinrichtungen bedienen hochkomplizierte industrielle Ausrüstungen entsprechend einem gespeicherten Steuerungsprogramm. Wenn das Programm ausgeführt wird, bewirkt es, daß die Steuereinrichtung den Zustand der gesteuerten Maschine prüft, indem Signale von einer oder mehreren Erfassungsvorrichtungen (zum Beispiel Temperatur- oder Drucksensoren) ausgewertet werden, und die Maschine (zum Beispiel durch Stromzuführ oder Stromunterbrechung betriebsfähiger Komponenten) auf der Grundlage eines Prozeßrahmens, der Sensorsignale und, bei Bedarf, einer komplexeren Verarbeitung betrieben wird. Die "Eingangsgrößen" einer bestimmten Steuereinrichtung können über den erfaßten Zustand der Ausrüstung hinausgehen, die die Steuereinrichtung direkt betätigt, um beispielsweise die Umgebung, den Zustand der mit ihr in Verbindung stehenden Maschinen oder den Zustand ihrer Steuereinrichtungen einzuschließen.
  • Steuerungsanforderungen werden immer komplexer, wenn verschiedene Aspekte des gleichen Gesamtprozesses einer entfernt angeordneten Ausrüstung zugeordnet sind. Solche Konfigurationen erfordern häufig zuverlässige, serielle Kommunikationsverbindungen hoher Bandbreite, um die notwendige Verbindung herzustellen und die Datenübertragung zwischen Steuereinrichtungen und den Sensoren, die für ihren Betrieb relevant sind, zu bewältigen.
  • Normalerweise wird der Prozeßablauf, zumindest intermittierend, durch Überwachungspersonal mittels einer oder mehrerer zentraler Verwaltungsstationen überwacht. Jede Station tastet den Status der Steuereinrichtungen (und ihrer zugeordneten Sensoren), die vom Bediener gewählt werden, ab und stellt die Daten in einem bestimmten sinnvollen Format dar. Die Verwaltungsstation kann, muß aber nicht, am gleichen Ort liegen wie die überwachte Ausrüstung; häufig hat eine zentrale Station Zugang zu mehreren Orten (ganz gleich, ob sie Prozesse durchführen, die miteinander in Verbindung stehen, oder nicht). Demzufolge kann die Kommunikationsverbindung auch in einer traditionellen industriellen Umgebung, wo Prozeßausrüstungen physisch nahe beieinander liegen, lebenswichtig sein, da zumindest ein Teil des Überwachungspersonals nicht dort sein kann.
  • Um die notwendige Kommunikation zu erleichtern, werden die Prozessoren der Steuereinrichtungen und die zugehörigen Computer (zum Beispiel Überwachungsstationen) als Computernetzwerk eingerichtet. Ein Netzwerk ist im Grunde eine Zusammenstellung von miteinander verbundenen Computern, die ein bestimmtes einheitliches Protokoll verwenden, um miteinander zu kommunizieren. Normalerweise ist das Netzwerk so organisiert, daß jeder Computer mit jedem anderen Netzwerkcomputer kommunizieren kann. Das Übertragungsprotokoll weist einen Mechanismus auf, mit dem Mitteilungen zerlegt und an einen Zielcomputer geleitet werden können, der durch eine bestimmte Form der Adresse identifiziert wird. Das Protokoll kann einen "Kopf" für Weiterleitungsinformation auf jede Komponente einer Mitteilung legen, der Quell- und Zieladresse angibt und die Komponente identifiziert, um eine spätere Zusammensetzung der gesamten Mitteilung im Zielcomputer zu erleichtern. Diese Methode der Datenübertragung ermöglicht es, daß das Netzwerk schnell und effizient große Übertragungsvolumen verarbeitet, ohne die Übertragungsgeschwindigkeit zu reduzieren, um lange Einzelmitteilungen unterzubringen, und ohne daß jeder Netzwerkcomputer jede Netzwerkmitteilung verarbeiten muß. Der Grad der Weiterleitung hängt von der Größe des Netzwerks ab. Jeder Computer eines lokalen Netzwerks prüft normalerweise den Kopf jeder Mitteilung, um ein passendes Gegenstück zu der Kennung des Computers zu ermitteln; Mehrfachnetzwerksysteme verwenden Leitweglenkungsinformationen, um zunächst Mitteilungskomponenten an das entsprechende Netzwerk zu leiten.
  • Steuereinrichtungen sind bisher mit Hilfe von Computernetzwerken für eine bestimmte Zeit miteinander verbunden worden; siehe beispielsweise US-Patent 5 307 463. In typischen Systemen fragt ein Überwachungscomputer, der sich von einer oder allen Steuereinrichtungen entfernt befinden kann, zu denen er Zugang hat, die Steuereinrichtungen periodisch an, um Daten zu gewinnen, die den gesteuerten Prozeß oder die gesteuerte Maschine oder die Steuereinrichtung selbst beschreiben. Diese Daten sind dann für eine Analyse durch den Überwachungscomputer verfügbar. Bisher ist jedoch die Art Information, die bei Bedarf von einer Steuereinrichtung bezogen werden kann, begrenzt gewesen, während die Schnittstelle, die verwendet wird, um die Information im Überwachungscomputer darzustellen, normalerweise unfertig ist. Die letztere Bedingung resultiert aus der Vielzahl von Datentypen, die von Steuereinrichtungen angeboten werden. Würde jeder Datentyp in einem Format ausgegeben, das für diese Daten geeignet ist, wäre es notwendig, die Überwachungscomputer mit mehreren Schnittstellen auszurüsten und ihre Betriebsanwendung zu konfigurieren, um den Datentyp festzulegen, bevor die entsprechende Schnittstelle gewählt und gestartet wird. Dieses Schema erlegt dem Überwachungscomputer nicht nur eine wesentliche Echtzeitunterstützungslast auf, sondern würde auch ein sich konstant erweiterndes Repertoir von grafischen Fähigkeiten erfordern, die in neue Datenformen umgewandelt würden, die von den Steuereinrichtungen gemeldet werden. Dies kann besonders mühevoll sein in stark – sogar international – verteilten Umgebungen, da die Steuereinrichtungen und ihre Funktionalitäten durch Personal programmiert werden können, das keinen Kontakt mit den Verantwortlichen für die zentrale Überwachung hat.
  • Goldberg K. et al. offenbart in "Beyond the Web: manipulating the real world", Computer Networks and ISDN Systems, vol. 28, Nr. 1, Dezember 1995, S. 209–219, ein System zur Fernsteuerung eines Roboters für Anwender über das Internet. WO 96/31 047 offenbart ein System zur Verarbeitung mehrerer Videobilder und zur Darstellung eines synthetizierten 2D-Bildes an einer Betrachterschnittstelle. EP-A-0 411 869 offenbart ein Expertenberatungssystem zur Beratung eines Anwenders in Form eines Aktionsdokuments, zusammen mit der Anzeige einer historischen Perspektive von zu überwachenden Prozeßparametern. Alle diese Systeme erfordern anwendungsspezifische Software, die vom Überwachungscomputer ausgeführt wird, zur Steuerung der Anzeige der Bilder/Steuerdaten.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein integriertes Steuersystem nach Anspruch 13 bereitgestellt.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Gewinnung und Darstellung von Information bereitgestellt, das einem Steuerungssystem nach Anspruch 33 zugeordnet ist.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung benutzen die Fähigkeiten des Internets und insbesondere die interaktiven Fähigkeiten, die durch Ressourcen, zum Beispiel das World Wide Web, verfügbar gemacht werden können, um die Last der Bereitstellung von Anwenderschnittstellen zur Änderung von Datenformen von Überwachungscomputern zu den Steuereinrichtungen, die tatsächlich die Daten sammeln und melden, zu verschieben. Durch Kombination von Daten mit einer Funktionalität zum Anzeigen dieser Daten an den einzelnen Steuerungsorten ist es nicht mehr erforderlich, Überwachungscomputer mit spezialisierten grafischen Fähigkeiten zu versehen, und auch nicht mehr erforderlich das intensive, ständige Zusammenwirken zwischen Ingenieuren, die für die Programmierung von Steuereinrichtungen verantwortlich sind, und solchen, die die Computer konfigurieren, die die Überwachung durchführen. Da Internetanwender außerdem normalerweise für die Verbindungsmöglichkeit mit einer einzigen Gebühr belegt werden, würden die Langstreckengebühren, die dabei anfallen, durch die Verwendung von Telefonleitungen für Datenübertragung beseitigt werden.
  • In Ausführungsformen der Erfindung weist ein integriertes Steuerungssystem eine oder mehrere Steuereinrichtungen auf, die jeweils so ausgerüstet sind, daß sie eine Steuerungsfunktion durchführen und Daten (normalerweise von Sensoren) oder optische Information (zum Beispiel von einer Videokamera) sammeln, die für die Steuerfunktion relevant ist. "Relevante" Daten schließen mindestens jede Information ein, auf deren Grundlage Steuerentscheidungen getroffen oder Zustände verschoben werden, können aber auch Information aufweisen, die von Sensoren ermittelt wird, die nicht direkt mit der Steuereinrichtung verbunden sind (zum Beispiel die mit anderen gesteuerten Maschinen zusammenhängen), aber die dennoch für das Überwachungspersonal sinnvoll ist. Beispielsweise kann ein chemischer Syntheseprozeß bei einer Temperatur ausgeführt werden, die so gesteuert wird, daß sie in einem Betriebsbereich bleibt, daß aber die optimale Temperatur von der Ausgangsgröße eines vorhergehenden Prozesses abhängt, der in die Synthese einfließt; in diesem Fall sind die Temperatur des Syntheseprozesses sowie die Ausgangsgröße des vorherigen Prozesses relevante Steuerparameter in bezug auf den Syntheseprozeß. Optische Information kann u. a. folgendes sein: Echtzeitvideo oder periodisch abgetastete Bilder von Steuerpulten, von Meßgeräten, die einen Parameter anzeigen, zum Beispiel Temperatur, Anzeigelampen oder, was sehr geeignet ist, von Abschnitten der gesteuerten Ausrüstung selbst. Außerdem kann eine Datei, die beispielsweise in der Web-Seite des Computers des Videoübertragungsortes enthalten ist, bereits gespeicherte Videodaten zum Vergleich mit aktuellen Videodaten enthalten. Beispielsweise können die gespeicherten Daten Stammdaten sein mit vorher aufgezeichneten Videobildern von Maschinenbedingungen zu einer früheren Zeit oder können stattdessen Referenzbilder umfassen, die beispielsweise den normalen Maschinenbetrieb zeigen.
  • Jede Steuereinrichtung enthält eine Computerspeichereinrichtung, zum Beispiel einen Computerspeicher (flüchtig und/oder nichtflüchtig, zum Beispiel Direktzugriffsspeicher ("RAM"), programmierbarer Festwertspeicher ("ROM") oder Flash-ROM) oder ein Massenspeichergerät, zum Beispiel eine Festplatte oder eine CD-ROM, zum Speichern der relevanten Daten und Anweisungen, die den Daten zugeordnet sind und die dazu dienen sollen, daß ein entfernt angeordneter Computer die Daten (zum Beispiel durch Erzeugung einer optischen Anzeige, die die Daten einbezieht) in einem vorbestimmten Format darstellt; und ein Kommunikationsmodul zur Herstellung von Kontakt und zur Erleichterung des Datenaustauschs mit dem entfernt angeordneten Computer. Der entfernt angeordnete Computer seinerseits weist auch ein Kommunikationsmodul auf, das mit dem in der Steuereinrichtung vorhandenen Modul kompatibel ist und das es ermöglicht, daß der entfernt angeordnete Computer die Daten und zugeordnete Anweisungen von einer oder mehreren Steuereinrichtungen herunterlädt. Der entfernt angeordnete Computer weist auch eine Einrichtung zur Verarbeitung der Anweisungen auf, um eine Anwenderschnittstelle – d. h. eine optische Anzeige, die Video und/oder Grafik oder andere Darstellungen mit einem vorbestimmten Format einschließen kann – zu erzeugen, die durch die Anweisungen codiert wird und die die Daten einschließt oder es ansonsten ermöglicht, daß der Überwachungsingenieur so viel Information wie möglich über die Steuereinrichtung gewinnt. Auf diese Weise sind die Daten der Steuereinrichtung mit Anweisungen zur Darstellung dieser Daten gekoppelt, und diese Gesamtheit der Information ist ständig frei wählbar für den entfernt angeordneten Computer zugriffsbereit.
  • Es sollte hervorgehoben werden, daß das System mehr als einen entfernt angeordneten Überwachungscomputer aufweisen kann, und es muß überhaupt nicht jeder von ihnen "entfernt angeordnet" (in bezug auf die Entfernung) sein; stattdessen können sie am gleichen Ort sein wie der gesteuerte Prozeß oder die gesteuerte Ausrüstung. Normalerweise arbeiten der oder die Überwachungscomputer als gleichrangige Einrichtungen in bezug auf die Steuereinrichtungen auf einer flachen Netzwerktopologie.
  • Die Erfindung ermöglicht ein vollständiges Fenster mit Einsicht in den Betrieb eines oder mehrerer Steuereinrichtungen und somit der industriellen Ausrüstung, die sie betreiben. Mit der Erfindung kann das sich entfernt befindliche Personal die Effizienz oder das Gesamtverhalten der Ausrüstung überwachen, Maschinenkomponenten, Werkstücke oder andere kritische Komponenten des gesteuerten Systems visuell prüfen. Zusätzlich kann der Überwachungsingenieur Diagnoseprüfungen durchführen oder sogar bestimmte Wartungsvorgänge ausführen. Bei stark verteilten Steuerungs- und Überwachungsvorgängen wirken Überwachungscomputer mit den Steuereinrichtungen über das Internet zusammen, wobei die Steuereinrichtungen mit dem Internet als "Knoten" kontinuierlich verbunden sind. Bei lokalen Vorgängen kann die Flexibilität, die durch Internetformalismen eingebracht wird, in einem eingeschränkten internen Netzwerk beibehalten werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehende Beschreibung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, die folgendes zeigen:
  • 1 zeigt schematisch eine Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 zeigt schematisch ein System, das mehrere Steuereinrichtungen, wie in 1 gezeigt, und einen mit einem Browser ausgerüsteten Computer einbezieht, der in der Lage ist, auf Daten zuzugreifen, die ihm zugeordnet sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das Internet, das das Kommunikationsmedium der vorliegenden Erfindung bereitstellen kann, ist ein weltumspannendes "Netzwerk der Netzwerke", das Millionen Computer über Zehntausende von getrennten (aber miteinander verbundenen) Netzwerken verbindet. Über das Internet können Anwender auf riesige Mengen von gespeicherter Information zugreifen und Kommunikationsverbindungen mit anderen auf dem Internet beruhenden Computern herstellen.
  • Ein großer Teil des Internets beruht auf dem Client-Server-Modell des Informationsaustausches. Diese Computerarchitektur, die spezifisch entwickelt worden ist, um die Umgebung der "verteilten Rechentechnik" unterzubringen, die das Internet und seine Teilnetze kennzeichnet, kann man sich vorstellen als Server (mitunter auch als Host bezeichnet) – normalerweise ein starker Computer oder eine Gruppe von Computern, die sich wie ein einzelner Computer verhält –, der die Anfragen einer großen Anzahl kleinerer Computer oder Clients bedient, die mit ihm verbunden sind. Die Client-Computer kommunizieren normalerweise mit einem einzigen Server zu jeder Zeit, obwohl sie auch über den Server miteinander kommunizieren können oder den Server verwenden können, um andere Server zu erreichen. Ein Server ist normalerweise ein großer Hauptcomputer oder ein Minicomputer-Cluster, während die Clients einfache Personalcomputer sein können. Server, die Internetzugang zu mehreren Teilnehmer-Clients bieten, werden als "Gateways" bezeichnet; insbesondere ist ein Gateway ein Computersystem, das zwei Computernetzwerke verbindet.
  • Um die richtige Leitweglenkung der Mitteilungen zwischen dem Server und dem gewünschten Client sicherzustellen, werden die Mitteilungen zuerst in Datenpakete unterteilt, von denen jedes eine Zieladresse entsprechend einem einheitlichen Protokoll empfängt und die bei Empfang durch den Zielcomputer wieder zusammengesetzt werden. Ein allgemein akzeptierter Satz von Protokollen für diesen Zweck sind das Internetprotokoll oder IP, das Leitweginformation vorschreibt; und das Übertragungssteuerungsprotokoll oder TCP, nach dem Mitteilungen tatsächlich in IP-Pakete zur Übertragung für eine nachfolgende Aufnahme und Wiederzusammensetzung unterteilt werden. TCP/IP-Verbindungen werden sehr verbreitet angewendet, um Daten über Telefonleitungen zu transportieren.
  • Das Internet unterstützt viele verschiedene Informationsübertragungsprotokolle. Eines von diesen, das World Wide Web (nachstehend einfach als "Web" bezeichnet), hat in jüngster Zeit schlagartig an Bedeutung und Popularität gewonnen; in der Tat ist das Internet für viele ein Synonym für das Web. Im Web zugängliche Information wird durch einen einheitlichen Uniform Resource Locator (einheitliche Quellenangabe) oder "URL" identifiziert, der den Ort der Datei in bezug auf einen spezifischen Computer und einen Ort in diesem Computer angibt. Jeder Internet-"Knoten" – d. h. ein Computer mit einer IP-Adresse (zum Beispiel ein Server, der permanent und kontinuierlich mit dem Internet verbunden ist, oder ein Client, der eine Verbindung mit einem Server hat und eine temporäre IP-Adresse empfangen hat) – kann auf die Datei zugreifen, indem das richtige Kommunikationsprotokoll aufgerufen und der URL angegeben wird. Normalerweise hat ein URL das folgende Format: http://<host>/<path>, wobei "http" HyperText Transfer Protocol (Hypertext-Übertragungsprotokoll) bedeutet, "Host" die Internetkennung des Servers ist und der "path" den Ort der Datei innerhalb des Servers angibt. Jede "Web Site" kann eine oder mehrere Web-"Seiten" oder -Dokumente verfügbar machen, die formatierte, baumstrukturierte Ablagestellen für Information sind, zum Beispiel Text, Bilder, Video, Töne und Animationen.
  • Ein wichtiges Merkmal des Web ist die Fähigkeit, ein Dokument mit vielen anderen Dokumenten unter Verwendung von "Hypertext"-Links (Verknüpfungen) zu verbinden. Ein Link erscheint unauffällig als unterstrichener Teil des Textes in einem Dokument; wenn der Betrachter dieses Dokuments seinen Cursor über den unterstrichenen Text bewegt und anklickt, wird der Link – der für den Anwender ansonsten unsichtbar ist – ausgeführt und das durch den Link verknüpfte Dokument abgerufen. Dieses Dokument muß sich nicht auf dem gleichen Server wie das Originaldokument befinden.
  • Hypertext- und Suchfunktionalität im Web werden normalerweise in der Client-Maschine implementiert, unter Verwendung eines Computerprogramms, das als "Web-Browser" bezeichnet wird. Wenn der Client als Internetknoten geschaltet ist, benutzt der Browser die URLs – die entweder vom Anwender oder von einem Link bereitgestellt werden –, um die angegebenen Dokumente zu finden, zu holen und anzuzeigen. "Anzeigen" kann in diesem Sinne von einfacher Bild- und Textaufbereitung bis zur Echtzeitwiedergabe von Ton- und/oder Videosegmenten oder Alarmen, mechanischen Anzeigen, Ausdruck oder Speicherung von Daten für anschließende Anzeige reichen. Der Browser gibt den URL an eine Protokollsteuereinrichtung auf dem zugeordneten Server weiter, der dann die Information abruft und sie an den Browser zur Anzeige sendet; der Browser bewirkt, daß die Information in der Client-Maschine für Schnellzugriff (normalerweise auf einer Festplatte) zwischengespeichert wird. Die Web-Seite selbst enthält Information, die die spezifische Internetübertragungsroutine angibt, die notwendig ist, um das Dokument vom Server, in dem es resident ist, abzurufen. Die Clients an verschiedenen Orten können Web-Seiten sehen, indem sie Kopien der Web-Seiten über Browser von Servern herunterladen, auf denen diese Web-Seiten gespeichert sind. Die Browser ermöglichen es Anwendern auch, die angezeigten Daten lokal auf die Client-Maschine herunterzuladen und zu speichern.
  • Die meisten Web-Seiten sind in HyperText Markup Language (Hypertext Markierungssprache) oder HTML geschrieben, die das Dokument in syntaktische Abschnitte unterteilt (zum Beispiel Überschriften, Absätze, Listen usw.), die den Aufbau und den Inhalt angeben. Eine HTML-Datei kann solche Elemente enthalten wie Text, Grafik, Tabellen und Tasten, die jeweils als "Tag" (Anhänger) bezeichnet werden. Markierungssprachen erzeugen jedoch statische Web-Seiten.
  • Jüngste Innovationen haben es Web-Seiten-Gestaltern ermöglicht, das statische Seitenerscheinungsbild, das durch HTML bestimmt wird, zu überwinden. Die Sprache Java ist eine bekannte, maschinenunabhängige, interpretierte Computersprache, die das dynamische Anzeigen von Information fördert. Mit Java codierte "Kleinanwendungen" sind selbständige Programme, die in Web-Seiten eingebettet sind und die mit dem Anwender lokal zusammenwirken können, bewegte Animationen anzeigen und andere Funktionen in "javafähigen" Browsern durchführen können – d. h. in Browser, die einen Java-Interpretierer aufweisen. Die Kleinanwendung wird zusammen mit anderer Web-Seiten-Information an den Browser übertragen und vom Java-Interpretierer ausgeführt; die Daten, die von der Kleinanwendung verarbeitet werden, können sich auf der gleichen oder in einer anderen Web-Seite befinden oder auf einem ganz anderen Server, da die Kleinanwendungen selbst bewirken, daß der Browser Information über Hypertext-Links abruft.
  • ActiveX-Steuerelemente stellen eine Alternative zu Java dar, obwohl sie normalerweise kompatible Browser und Computer erfordern. Diese Programme können in vielen Computersprachen (einschließlich Java) geschrieben sein und kompilieren normalerweise in Maschinencode, wobei sie dann nur in Verbindung mit den Browsern arbeiten, die auf Maschinen mit entsprechenden Prozessorarchitekturen laufen. Bestimmte Sprachen kompilieren jedoch in maschinenunabhängige Byte-Codes, die auf vielen verschiedenen Prozessorarchitekturen laufen können.
  • Es wird beispielsweise angenommen, daß ein Client-Anwender den im Client residenten Browser anweist, ein Dokument mit dem URL http://host/file.html zu ermitteln. Der Browser nimmt Kontakt zum HTTP-Server auf, der auf dem "Host" läuft und fordert das Dokument file.html an. Der Server findet dieses Dokument und sendet es entsprechend dem jeweiligen Internetprotokoll zusammen mit einer Multipurpose Internet Mail Extension (Mehrzweckinternetmail-Erweiterung) oder "MIME"-Kennung zu, die den Dokumententyp angibt. Wenn der Client das Dokument empfängt, prüft der Browser die MIME, um zu bestimmen, ob sie das Dokument autonom anzeigen kann oder ob eine externe Ressource (zum Beispiel eine spezielle Betrachtungseinrichtung, um Videosegmente anzuzeigen) notwendig ist. In einem einfachen Fall könnte das Dokument Text und Grafik enthalten, die in HTML angegeben sind und ein Bild beschreiben, das sich in einer anderen Datei auf einem anderen Server oder auf dem gleichen Server befindet. Der Browser bereitet das Dokument entsprechend den HTML-Anweisungen auf und fordert das Bild an, wobei es im Dokument angezeigt wird, wie in den Anweisungen angegeben, wenn das Bild ankommt. In komplexeren Fällen kann das Bild beispielsweise Java-Anweisungen enthalten, die an den Java-Interpretierer des Browsers weitergegeben werden.
  • Der Schlüssel zum Konzept einer Web-Seite ist daher die Teilung der Funktionalität zwischen dem clientbasierten Browser und der serverbasierten Web-Seite und den besonderen Rollen, die ihnen zugeordnet sind. Der Browser sucht, holt und zeigt Ressourcen an, führt Hyperlinks und Kleinanwendungen aus und interpretiert im allgemeinen Web-Seiteninformation; die Web-Seite enthält Daten, Hyperlink-Adressen, Übertragungsprotokolle und Computeranweisungen, die eine "potentielle Funktionalität" definieren, die vom Browser ausgeführt werden kann.
  • Normalerweise befinden sich Web-Seiten auf Servern, die über das Internet zugänglich sind. Der oben beschriebene Modus zur Teilung von Funktionen zwischen Web-Seiten und Browsern kann jedoch auch in internen Netzwerken eingerichtet werden. Diese Netzwerke, die mitunter als "Intranetze" bezeichnet werden, unterstützen das TCP/IP-Kommunikationsprotokoll und dienen normalerweise den Bedürfnissen eines einzelnen Geschäfts (oder einer Geschäftsabteilung), die an einer einzigen Stelle (mit einzelnen Clients, die mit einem einfachen lokalen Netz verbunden sind) oder an mehreren, räumlich verteilten Stellen lokalisiert sein können, die ein Weitverkehrsnetz, jedoch keinen Zugang zum Internet erfordern. Verschiedene Computer, die das Intranetz bilden, können als Server für Web-Seiten verwendet werden, wobei jeder seinen eigenen URL hat und Zugang zu Netzwerk-Client-Computern über TPC/IP bietet. Eine Client-"Web-Seite" kann für die Steuereinrichtung in einem solchen Intranetz geschrieben werden. In einem solchen Fall kann Java-Kleinanwendungssoftware oder ein ähnlicher ausführbarer Code verwendet werden, um eine Seite oder einen Bildschirm zu entwerfen, der ein Menu bereitstellt, das viele verschiedene Überwachungswerkzeuge für das System enthält. Verschiedene Überwachungsfunktionen können von der Steuereinrichtung ausgeführt werden, wenn diese Überwachungswerkzeuge entsprechend einem vorbestimmten Protokoll oder von einem Überwachungsingenieur gewählt werden.
  • Die Art und Weise, wie diese geteilte Funktionalität in eine Anordnung von Steuereinrichtungen und ein Überwachungssystem einbezogen werden kann, ist in 1 und 2 dargestellt. Zunächst ist mit Bezug auf 1 eine repräsentative Architektur der Steuereinrichtungen insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Steuereinrichtung 10 führt Programmanweisungen aus, um beispielsweise ein Stück der industriellen Ausrüstung zu betreiben, und weist eine zentrale Verarbeitungseinheit ("CPU") 12 und eine oder mehrere Computerspeichervorrichtungen auf die insgesamt mit 14 bezeichnet sind. Normalerweise besteht die Speichervorrichtung 14 aus einer Kombination eines flüchtigen RAM zur temporären Speicherung und zur Verarbeitung und einem nichtflüchtigen programmierbaren Festwertspeicher ("PROM"), der permanente Aspekte der Betriebsanweisungen der Steuereinrichtung enthält; der Computerspeicher 14 kann jedoch bei Bedarf Massenspeichereinrichtungen aufweisen zum Beispiel eine Festplatte, ein CD-ROM-Laufwerk usw. Solche auf einer Leiterplatte befindlichen Geräte sind geeignet, wenn erwartet wird, daß Web-Seiten oder Sicherheitsmerkmale sich häufig ändern.
  • Die CPU 12 und der Computerspeicher 14 verständigen sich über einen internen Systembus 16. Das System weist ferner eine Serie von Eingabe/Ausgabemodulen auf, die beispielsweise mit 201 , 202 bezeichnet sind und die über eine Kommunikationsverbindung (mit Pfeilen dargestellt) den Zustand der gesteuerten Maschine erfassen und Steuersignale an diese senden. Diese Kommunikationsverbindung erleichtert den bidirektionalen Austausch von Signalen zwischen jedem E/A-Modul und einer zugeordneten Vorrichtung (zum Beispiel ein Sensor oder ein Stellglied).
  • Außerdem weist das System einen Videoblock 21 und eine Videokamera (oder eine Anordnung von Videokameras) auf, die insgesamt mit 21a bezeichnet ist. Diese sind vorzugsweise digitale Videokameras, die der überwachten Ausrüstung zugeordnet sind und die auf diejenigen Abschnitte der überwachten Ausrüstung gerichtet sind, die relevante optische Information enthalten, zum Beispiel in Betrieb befindliche Maschinenkomponenten, bei denen die Position oder der Status eines Werkstücks überprüft werden kann. Der Videoblock 21 enthält eine geeignete, herkömmliche Schaltungsanordnung zur Digitalisierung von Standbildern, die von der Videokameraanordnung 21a aufgenommen werden, oder zur Übertragung von Bewegtbildsignalen, die von der Kamera 21a als Videostrom über das Internet als Teil einer Web-Site aufgenommen werden, beispielsweise über einen anderen geeigneten Kommunikationskanal. Außerdem ist der Videoblock 21 für Befehle verantwortlich, die von einem entfernt angeordneten Computer ausgegeben werden, wobei die Befehle aufweisen können: Wahl einer bestimmten Kamera aus der Anordnung von Videokameras, Änderung der Ausrichtung einer Kamera, Veränderung der Videobilderfassungsrate einer bestimmten Kamera und/oder Antworten auf Anweisungen in bezug darauf, wie die Videoinformation zu übertragen ist. Die Signale von einer solchen Videokamera-Anordnung 21a sind eine zusätzliche Eingabe in den E/A-Bus 22, wie in 1 gezeigt, oder wahlweise in einen getrennten Bus hoher Bandbreite 31 zur Kommunikation mit der Netzwerkschnittstelle 30 (zur Übertragung von Daten mit hoher Bandbreite an einen netzwerkbasierten Host).
  • Die E/A-Module 20, wie auch eine Netzwerkschnittstelle 30, die die Steuereinrichtung 10 mit einem Computernetzwerk verbindet, befinden sich auf einem sekundären E/A-Bus 22 oder definieren diesen, der von einem Bus-Sende-Empfänger 32 angesteuert wird; praktisch bilden die Busse 16, 22 und der Bus-Sende-Empfänger 32 einen einzigen logischen Bus. Das Computernetzwerk kann ein lokales Netzwerk von Maschinen sein, die sich beispielsweise über das Ethernetprotokoll verständigen, oder kann eine direkte Verbindung zum Internet sein. In einem lokalen Netz können die Computer das TCP/IP über die auf niedrigen Programmiersprachen beruhenden Ethernet-Hardwareverwaltungsroutinen implementieren, um ein Intranetz zu erzeugen, oder können stattdessen (oder zusätzlich) beispielsweise über eine Telefonverbindung in das Internet als Knoten mit einem externen Hostcomputer eingebunden sein, der als kommerzieller Internetanbieter dient.
  • Der Speicher 14 enthält eine Serie von Funktionsblöcken oder Modulen, die die Funktionen implementieren, die von der Steuereinrichtung 10 unter Steuerung der CPU 12 durchgeführt werden. Ein Steuerungsblock 35 enthält Anweisungen zur Steuerung von E/A-Modulen 20. Diese Anweisungen werden in schneller Folge gelesen und interpretiert, um den Zustand von gewählten Erfassungsvorrichtungen, die der gesteuerten Ausrüstung zugeordnet sind, zu prüfen und um auf dieser Grundlage zu bewirken, daß die Steuereinrichtung entsprechende betriebsfähige Steuersignale an die Ausrüstung sendet. Normalerweise werden die Anweisungen in einer relativ hohen Programmiersprache geschrieben, die nicht nur eine Verarbeitung von Eingabe- und Ausgabedaten ermöglicht, sondern auch arithmetische und Zeitsteuerfunktionen, Dateibehandlungsfähigkeiten und andere komplexe Aufgaben. Diese Anweisungen werden mittels eines Interpretierers in maschinenlesbaren Code interpretiert. Beispielsweise stellt ein standardisierter Typ von Anweisungen symbolisch Steuerfunktionen entsprechend eines Relaisleiterdiagramms dar; es wird jedoch bevorzugt, Zustandssteuerungssprachen zu verwenden, die Vorgänge in einer Steuereinrichtung in Form von Schritten darstellen, von denen jeder aus einem Befehl besteht, der einen Vorgang erzeugt, oder aus einer oder mehreren Anweisungen zum Verlassen des Schrittes besteht. Interpretierer für diese und andere Typen von Steuersprachen sind dem Fachmann gut bekannt. Siehe beispielsweise die US-Patente 5 321 829 und 5 287 548 (deren Gesamtoffenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden) und das QUICKSTEPTM Anwenderhandbuch, das von Control Technology Corporation, Hopkinton, MA veröffentlicht ist. Der Steuerungsblock 35 enthält sowohl spezifische Anweisungen höherer Programmiersprachen zum Steuern der Steuereinrichtung 10 und das Interpretierermodul zum Übersetzen derselben in Anweisungen, die von der CPU 12 verarbeitet werden; ihre betriebsfähige Beziehung zu E/A-Modulen 20 ist mit der gestrichelten Linie dargestellt.
  • Ein Netzwerkkommunikationsblock ermöglicht die Programmierung, die dazu dient, lokale Netzwerkhardware zu betreiben und/oder mit einem Fernnetz oder einem Netzwerkhost zu verbinden. Im letzteren Fall steuert das Kommunikationsmodul 37 ein Modem innerhalb der Netzwerkschnittstelle 30 oder eine andere Datenübertragungsschaltungsanordnung, um digital codierte Datenströme über Telefon oder andere Übertragungsleitungen zu übertragen.
  • Der Speicher 14 enthält auch Datenstrukturen, die eine oder mehrere Web-Seiten definieren, die beispielsweise mit 401 , 402 dargestellt sind. Die Web-Seiten 40 bestehen aus ASCII-Daten, die von einem oder mehreren E/A-Modulen 20 bezogen werden, HTML-Formatierungsanweisungen und zugeordneten Daten, "Kleinanwendungs"-Anweisungen, die bewirken, daß ein entsprechend ausgerüsteter, entfernt angeordneter Überwachungscomputer 50 (2) die Daten dynamisch anzeigt oder Hyperlinks zu anderen Web-Seiten, Objekten oder Kleinanwendungen anzeigt. Beispielsweise könnte eine Kleinanwendung bewirken, daß Temperaturdaten als grafische Darstellung eines Thermometers angezeigt werden, wobei die Höhe der dargestellten Quecksilbersäule dynamisch im Verhältnis zu den Daten von den E/A-Modulen 20 variiert (und konstant über die Netzwerkschnittstelle 30 an den entfernt angeordneten Computer geliefert wird); Druckdaten könnten dargestellt werden in Form eines grafisch aufbereiteten Zeigerdruckmessers. Solche Aufbereitungen und die damit verbundene Datenintegration werden auf einfache Weise vom Fachmann (der beispielsweise mit der Sprache Java vertraut ist) ohne übermäßige Experimente implementiert.
  • Gemäß der Erfindung können Web-Seiten für den Überwachungscomputer oder andere entfernt angeordnete Computer im Steuersystem so aufgebaut sein, daß sie zusätzlich Videoinformation anzeigen. Digitale Kameras (die beispielsweise in Miniaturgrößen verfügbar sind und mit einer Gleichstromversorgung von 12 V betrieben werden können) ermöglichen ohne weiteres eine Standbilderfassung. Digitale Kameras erfassen Bilder auf der Grundlage eines ladungsgekoppelten Bauelements, dessen Bilder dann in den RAM-Speicher der Kamera heruntergeladen werden. Bilder können von der Videokameraanordnung 21a und vom Videoblock 21 zum Überwachungscomputer 50 (2) mit Hilfe der Netzwerkschnittstelle 30 unter Befehl der Java-Kleinanwendung oder einer anderen geeigneten Software für den Bildwiederaufbau auf dem Anzeigemonitor verwendet werden. Bilder können von der Kamera zum Steuercomputer heruntergeladen werden und können nach Bedarf bei jedem Herunterladen wiederaufgefrischt werden. Ein Bewegtbild ist ohne weiteres unter Verwendung geeigneter Videokameras in der Kameraanordnung 21a realisierbar.
  • Die resultierende Videoinformation kann dann von der Steuereinrichtung 10 zurück zum Überwachungscomputer 50 auf die gewünschte Weise übertragen werden. Beispielsweise können einzelne Bilder oder ein Bewegtbild über das Internet zur Web-Seite des Überwachungscomputers 50 zurückübertragen werden. Es ist auch möglich, eine Umschaltung zwischen Darstellungsformaten durchzuführen, zum Beispiel von periodisch aufgefrischten Standbildern zu einem Bewegtbild (normalerweise als Antwort auf Anweisungen, die vom Überwachungscomputer ausgegeben werden). Dies kann beispielsweise in dem Fall einer militärischen Anlage oder einer nuklearen Einrichtung geeignet sein. Eine geeignete Schaltungsanordnung zur Durchführung dieser Umschaltung ist bei Bedarf im Videoblock 21 in der bestimmten Anwendung vorgesehen, wie der Fachmann verstehen wird.
  • Eine Anordnung von Videokameras kann eingerichtet werden, um alternative Ansichten der überwachten Ausrüstung, des Überwachungscomputers oder andere bedeutsame optische Information zu liefern. Wenn der Betrieb des gesteuerten Systems bewertet wird, kann der Überwachungsingenieur wählen, welches Videokamerabild von den Bildern, die von der Videokamera-Anordnung erfaßt werden, anzuzeigen ist, und kann die Länge der Zeit wählen, für die eine solche Anzeige gewünscht wird. Der Überwachungsingenieur, der die Video/Grafikanzeige abfragt, kann beispielsweise festlegen, daß eine Regulierung an der Ausrüstung durchgeführt wird und geprüft wird, um festzustellen, ob die erwartete Antwort oder das erwartete Ereignis in der entfernt angeordneten Maschine oder im entfernt stattfindenden Prozeß als Antwort auf die Regulierung eingetreten ist. Als Alternative kann der Datenbasisspeicher der Bilder so eingerichtet sein, daß eine nachfolgende Anzeige eines oder mehrerer Bilder als Teil des Steuerungsablaufs erleichtert wird.
  • Außerdem können Stamm- und/oder Referenzvideodaten beispielsweise in einer Datei gespeichert werden, die in einer Web-Seite des Computers am Videoübertragungsort enthalten ist. Wie bereits ausgeführt, zeigen Stammvideodaten den Maschinenbetrieb zu einem früheren Zeitpunkt, während Referenzvideodaten den normalen Maschinenbetrieb zeigen. Diese vorher gespeicherten Daten können zu Darstellungszwecken von einem entfernt befindlichen Bediener zum Vergleich mit aktuellen Videobildern ausgewählt werden (zum Beispiel in einer Fensterkonfiguration nebeneinander zur gleichzeitigen Darstellung, die außerdem ein grafisches Bild aufweisen kann, das einen gewählten Steuerungs- oder Vergleichsparameter darstellt).
  • Demzufolge ermöglicht die vorliegende Erfindung, daß ein Fernbediener einen Abschnitt der gesteuerten Ausrüstung visuell prüft, um festzustellen, daß die Maschine entsprechend den empfangenen Daten arbeitet. Beispielsweise kann ein Befehl für eine durch die Steuereinrichtung bewirkte Betätigung eines Kolbens gegeben werden, und eine Videokamera kann verwendet werden, um zu überprüfen, ob der Kolben betätigt worden ist. Außerdem kann eine Videokamera Bilder von Meßgeräten übertragen, um festzustellen, daß ein Steuerparameter den Daten entspricht, die vom gesteuerten System empfangen werden, oder daß ein Trennschalter geöffnet worden ist und ein Abschnitt oder das gesamte System abgeschaltet worden ist. Wie der Fachmann verstehen wird, gibt es jede beliebige Anzahl von geeigneten visuellen Prüfungen, die von einem Überwachungsingenieur in bezug auf das gesteuerte System unter Verwendung der Videoinformation durchgeführt werden kann, die gemäß der Erfindung bereitgestellt wird.
  • Wiederum mit Bezug auf 1 wird die Verwaltung und die Übertragung von Web-Seiten 40 zu einem anfragenden Computer von einem Webservermodul 45 behandelt, das die Steuereinrichtung 10 als Netzwerkserver arbeiten läßt. Wie bereits erwähnt, sind die Merkmale dieses Moduls dem Fachmann bekannt; siehe zum Beispiel Yuval Fisher, Spinning the Web (Springer 1996).
  • Ankommende Daten von E/A-Modulen 20 können vom Steuerungsblock 35 verarbeitet werden, bevor sie in eine der Web-Seiten 40 kopiert werden. Wegen der Verbindungsmöglichkeiten des Web durch Links ist es nicht notwendig, daß die Daten in der Web-Seite gespeichert werden, die die Anzeigeanweisungen enthält; stattdessen kann die letztere Seite einen "Hyperlink"-Zeiger enthalten, der in verschiedene Web-Seiten zeigt, auf denen Daten angesammelt sind. Außerdem kann eine Web-Seite Daten von anderen Web-Seiten erhalten (zum Beispiel von verschiedenen Steuereinrichtungen), indem auf diese Web-Seiten bei Bedarf zugegriffen wird. Wenn beispielsweise ein Cluster von Steuereinrichtungen in einer solchen Betriebsbeziehung steht, daß die Daten von einer Steuereinrichtung zweckmäßig mit Daten von den anderen kombiniert werden, kann jede Seite des Clusters Anweisungen enthalten, um auf die anderen Seiten (oder deren zugeordnete Datenseiten) zuzugreifen, wenn ein Zugriff durch einen Anwender erfolgt, und auf die Kleinanwendung zugreifen, die so konfiguriert ist, daß sie Daten von dem gesamten Cluster darstellt. Als Alternative kann die Kleinanwendung so konfiguriert sein, daß sie bewirkt, daß der Browser des Clients auf die Web-Seite zugreift. Daten sind einer Web-Seite oder einer Kleinanwendung "zugeordnet", wie der Begriff hier verwendet wird, wenn sie als Teil der Web-Seite oder der Kleinanwendung gespeichert sind oder in einer direkt oder indirekt durch Hyperlink verbundenen Web-Seite gespeichert sind.
  • Wir betrachten nunmehr 2, die die Art und Weise darstellt, wie mehrere Versionen der Steuereinrichtung 10 verbunden werden und von einem oder mehreren Überwachungscomputern abgefragt werden. Der anfragende Computer 50, der als Netzwerk-Client fungiert, kann beispielsweise ein Personalcomputer sein, der mit der grafischen Anwenderschnittstelle von Windows arbeitet, die von Microsoft Corp. vertrieben wird. Der Computer 50 weist eine Netzwerkschnittstelle 52 auf, die die Verbindung zu einem Computernetzwerk 55 erleichtert und eine Datenübertragung über dieses ermöglicht (das wiederum ein lokales Netz, das Internet oder ein mit dem Internet verbundenes lokales Netz sein kann). Die Kommunikation, die gemäß der vorliegenden Erfindung relevant ist, wird durch einen Web-Browser 57 verarbeitet, der sich im Computer 50 befindet und die Computeranzeige (zum Beispiel Videobild- oder Flüssigkristallanzeige) 60 steuert. Naturgemäß enthält der Computer 50 auch verschiedene herkömmliche Komponenten, nämlich einen Systemspeicher, ein Betriebssystem und eine grafische Anwenderschnittstelle und eine Tastatur und/oder eine Positionserfassungsvorrichtung (zum Beispiel eine Maus) zum Aufnehmen von Eingaben vom Anwender. Diese sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt.
  • Der Browser 57 verfügt über die Funktionalität zum Lokalisieren und Holen, über das Netzwerk 55, von Web-Elementen (zum Beispiel statische Seiten oder Seiten, die dynamische Kleinanwendungen enthalten), die durch einen URL identifiziert werden, zum Anzeigen derselben, zum Ausführen von Kleinanwendungen, zum Ausführen von Hyperlinks, die in Web-Seiten enthalten sind und vom Anwender gewählt oder in einer auszuführenden Kleinanwendung aufgerufen werden, und zur allgemeinen Interpretation von Web-Seiteninformation. Die Web-Elemente sind normalerweise in den Web-Seiten einer oder mehrerer Steuereinrichtungen 101 , 102 usw. enthalten. Wie bereits ausgeführt, enthalten die Web-Seiten Daten, Hyperlink-Adressen, Übertragungsprotokolle und Computeranweisungen, die Kleinanwendungen definieren, oder zu ihnen führende Links. Der Browser 57 kann irgendeiner von zahlreichen verfügbaren Web-Browsern sein, zum Beispiel NETSCAPE NAVIGATOR (vertrieben von Netscape Communications Corp.) oder MOSAIC (dessen verschiedene Versionen kostenlos auf vielen verschiedenen Web Sites verfügbar sind).
  • In einem funktionierenden System ist die Netzwerkschnittstelle 301 , 302 usw. jeder Steuereinrichtung im System konstant aktiv und mit dem Netzwerk 55 in Kommunikation, das den Zugriff auf (eine) auf Steuerungseinrichtungen beruhende Web-Seite(n) zu jeder Zeit durch einen Computer 50 ermöglicht. Auf diese Weise kann der Computer 50 die Daten prüfen, die jeder Steuereinrichtung zugeordnet sind, indem lediglich der entsprechende URL der primären Web-Seite der Steuereinrichtung angegeben wird. Die Web-Seite (und vorzugsweise eine ihr zugeordnete Kleinanwendung) wird in den Browser 57 kopiert und zusammen mit den relevanten, aktuellen Daten angezeigt. Beispielsweise kann die Kleinanwendung, die auf dem Client-Computer 50 ausgeführt wird, autonom auf Daten von einer Web-Seite zugreifen, die sich von der primären Seite unterscheidet, die der Client-Anwender ursprünglich angegeben hat, und dies alles auf eine Weise, die für den Anwender völlig unsichtbar ist. Ein solcher Zugriff kann für Daten, die einer schnellen Änderung unterworfen sind, periodisch oder im wesentlichen kontinuierlich erfolgen.
  • Naturgemäß vergrößert die Netzwerkzugriffsfähigkeit für Steuerdaten, insbesondere über das Internet, die Sicherheitsprobleme. Es kann erwünscht sein, auf Steuereinrichtungen beruhende Web-Seiten mit einem Paßwort-Zugriffsmerkmal auszurüsten, so daß der Browser 57 oder eine auszuführende Kleinanwendung ein Paßwort vorweisen muß, bevor der Zugang zu entsprechenden Daten erlaubt wird. Außerdem können die Daten verschlüsselt werden, bevor sie in das Netzwerk gelegt werden. Diese Funktionen werden von einem Kommunikationsmodul 37 verarbeitet, das als Torwächter für das Webservermodul 45 fungiert. Berechtigungsstatusfunktionen sind bekannt und werden ohne weiteres vom Fachmann implementiert.
  • Die Sicherheit wird insbesondere wichtig, wenn die auf Steuereinrichtungen beruhenden Web-Seiten es ermöglichen, daß der Client-Computer 50 nicht nur auf Daten zugreift, sondern diese auch modifiziert. Während ein "Nur-Lese"-Zugriff auf Steuerdaten ausreicht, um beispielsweise den Client- Anwender über den Zustand einer gesteuerten Maschine oder eines gesteuerten Prozesses zu informieren, kann der Anwender, wenn ein solcher Zugriff begrenzt ist, den Betrieb der Steuereinrichtung nicht beeinflussen. Es kann sich daher als erwünscht erweisen, einen entsprechend berechtigten Client Steuerparameter direkt modifizieren zu lassen (die beispielsweise in einer Web-Seite mit beschränktem Zugriff gespeichert sein können), die den Betrieb der Steuereinrichtung und somit die gesteuerte Maschine oder den gesteuerten Prozeß bestimmen. Tatsächlich kann eine auf Steuereinrichtungen beruhende Kleinanwendung, die es durch Zusammenwirken des Anwenders mit einer der Web-Seiten der Steuereinrichtung dem entfernt befindlichen Client-Anwender erlauben kann, die Steuerungshardware zu steuern – beispielsweise bewirken, daß die Steuereinrichtung eine Rücksetzroutine ausführt, die eine automatisierte Ausrüstung nach einer Abschaltung neu startet, oder bewirken, daß die Steuereinrichtung Schritt für Schritt für Diagnosezwecke betrieben wird.
  • Man wird erkennen, daß die vorstehende Beschreibung eine stark erweiterungsfähige und flexible Methode zum Fernzugriff und zur Darstellung von Information für Steuereinrichtungen ist.

Claims (38)

  1. Steuereinrichtung (10) zur Durchführung einer Steuerungsfunktion in einem Prozeß oder einer Vorrichtung, wobei die Steuereinrichtung (10) in der Lage ist, mit einer entfernt angeordneten Überwachungsstation (50) zusammenzuwirken, und umfaßt: a) eine Einrichtung zum Sammeln von Daten (201 , 202 , 21, 2la), die der Steuerungsfunktion zugeordnet oder für diese relevant ist; b) eine Speichereinrichtung (14) zum Speichern der Daten und zugeordneter Anweisungen zur Darstellung der Daten in einem vorbestimmten Format; und c) eine Einrichtung zum Übertragen (30) der Daten und der zugeordneten Anweisungen an die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50), wobei die zugeordneten Anweisungen Anweisungen enthalten, die bewirken sollen, daß die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50) die Daten in dem vorbestimmten Format darstellt.
  2. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Sammeleinrichtung (201 , 202 , 21, 21a) eine Einrichtung zum Sammeln von aktueller Videoinformation (21, 21a) umfaßt, die die Daten aufweist, wobei die Speichereinrichtung (14) und die Übertragungseinrichtung (30) betriebsfähig sind, die aktuelle Videoinformation zu speichern bzw. zu übertragen, und die Anweisungen betriebsfähig sind, zu bewirken, daß die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50) die aktuelle Videoinformation in dem vorbestimmten Format darstellt.
  3. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei bei der Einrichtung zum Sammeln von aktueller Videoinformation (21, 21a) um eine Vielzahl von Videokameras handelt, die so positioniert sind, daß die aktuelle Videoinformation abgerufen werden kann, die für die Steuerungsfunktion relevant ist, die so geschaltet sind, daß mindestens eine der Videokameras gewählt werden kann, um die aktuelle Videoinformation in der Überwachungsstation (50) in dem vorbestimmten Format anzuzeigen.
  4. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei es sich bei der Einrichtung zum Sammeln von aktueller Videoinformation (21, 21a) um mindestens eine Videokamera mit einer wählbaren Ausrichtung und einer Bilderfassungsrate handelt.
  5. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Videokamera eine digitale Videokamera ist, die Bilder zur Übertragung an die Überwachungsstation (50) und zur Anzeige an der Überwachungsstation (50) in dem vorbestimmten Format bereitstellt.
  6. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zum Übertragen (30) der aktuellen Videoinformation ein Übertragungsmedium aufweist, das zwischen die Steuereinrichtung (10) und die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50) gekoppelt ist, wobei das Übertragungsmedium ein Computernetzwerk (55) aufweist.
  7. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei das vorbestimmte Format, in dem die aktuelle Videoinformation dargestellt wird, periodisch aufgefrischte digitale Bilder sind.
  8. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei das vorbestimmte Format, in dem die aktuelle Videoinformation dargestellt wird, ein Bewegtbildvideo ist.
  9. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei das vorbestimmte Format, in dem die aktuelle Videoinformation dargestellt wird, eine Videoanzeige mit einem auf einem Abschnitt dieser Videoanzeige eingefügten Graphikbild ist, das einen gewählten Steuerparameter darstellt.
  10. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 2, ferner mit: a. einer Quelle (401 , 402 ) für Vergleichsvideoinformation mit mindestens einer, nämlich historischen Videoinformation und/oder Referenzvideoinformation, die für eine Steuerungsfunktion relevant ist; und b. einer Einrichtung, die bewirken soll, daß die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50) die Vergleichsvideoinformation in einem vorbestimmten Format darstellt.
  11. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei das vorbestimmte Format, in dem die Vergleichsvideoinformation dargestellt wird, eine Nebeneinander-Darstellung der aktuellen Videoinformation mit der Vergleichsvideoinformation umfaßt.
  12. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei das vorbestimmte Format auch ein Graphikbild aufweist, das auf einem Abschnitt der Nebeneinander-Darstellung eingefügt ist und einen zweiten Steuerungs- oder Vergleichsparameter darstellt.
  13. Integriertes Steuerungssystem mit: a) mindestens einer Steuereinrichtung (10) zur Durchführung einer Steuerungsfunktion in einem Prozeß oder einer Vorrichtung; und b) mindestens einer entfernt angeordneten Überwachungsstation (50), wobei die mindestens eine Steuereinrichtung (10) umfaßt: i) eine Einrichtung zum Sammeln von Daten (201 , 202 , 21, 21a), die der Steuerungsfunktion zugeordnet und für diese relevant ist; ii) eine Speichereinrichtung (14) zum Speichern der Daten und zugeordneten Anweisungen zur Darstellung der Daten in einem vorbestimmten Format; und iii) eine Einrichtung (30) zur Förderung des Austauschs von Datensignalen mit der entfernt angeordneten Überwachungsstation (50), wobei die Datensignale die Daten und die zugeordneten Anweisungen aufweisen; und wobei die mindestens eine entfernt angeordnete Überwachungsstation (50) umfaßt: i) eine Einrichtung (52) zur Förderung des Austauschs von Datensignalen mit der mindestens einen Steuereinrichtung (10), um die Daten und die zugeordneten Anweisungen von dort zu erhalten; und ii) eine Einrichtung (57) zum Lesen und Implementieren der zugeordneten Anweisungen, um die Daten in dem vorbestimmten Format darzustellen.
  14. System nach Anspruch 13, wobei die Sammeleinrichtung (201 , 202 , 21, 21a) eine Einrichtung zum Sammeln von aktueller Videoinformation (21, 21a) umfaßt, die die Daten aufweist; die Speichereinrichtung (14) betriebsfähig ist, um die aktuelle Videoinformation zur speichern; die Einrichtung zur Förderung des Austauschs (30, 52) von Datensignalen einen Austausch von Daten- und Videoinformation zwischen der Steuereinrichtung (10) und der Überwachungsstation (50) fördert; und die Anweisungen betriebsfähig sind, um zu bewirken, daß die Lese- und Implementierungseinrichtung (57) die aktuelle Videoinformation in dem vorbestimmten Format darstellt.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Einrichtung zur Förderung des Daten- und Videoaustauschs von Datensignalen (30, 52) der Steuereinrichtungen und der Überwachungsstation (50) durch ein Computernetzwerk (55) oder über das Internet verbunden sind.
  16. System nach Anspruch 14, wobei die Einrichtung zur Förderung des Daten- und Videoaustauschs und die Einrichtung zur Darstellung der Daten und des Videobilds einen Web-Browser (57) umfaßt, der so konfiguriert ist, daß eine optische Anzeige erzeugt wird.
  17. System nach Anspruch 4, wobei die Anweisungen bewirken, daß die Daten- und Videoinformation in einer interaktiven Anwenderschnittstelle (60) optisch angezeigt wird.
  18. System nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Sammeln von Videoinformation (21, 21a), die für die Steuerungsfunktion relevant ist, eine Reihe von Videokameras aufweist, die so positioniert sind, daß eine Vielzahl von Bildern des Steuerungssystems erzeugt wird, und ferner eine Einrichtung zum Wählen irgendeiner der Videokameras umfaßt, um ein gewähltes Bild des Steuerungssystems anzuzeigen.
  19. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50) einen Computer umfaßt und die Anweisungen, die den Daten zugeordnet sind, durch den Computer (50) abrufbar und ausführbar sind.
  20. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung zum Übertragen ferner ein Kommunikationsmodul (37) zur Förderung des Datenaustauschs zwischen der Steuereinrichtung (10) und dem entfernt angeordneten Computer (50) umfaßt.
  21. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 20, wobei die Anweisungen bewirken, daß die Daten in einer interaktiven Anwenderschnittstelle (60) optisch angezeigt werden.
  22. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 20, wobei das Kommunikationsmodul (37) mit dem Internet verbunden ist, um zu bewirken, daß die Steuereinrichtung (10) ein ununterbrochen aktiver Internetknoten ist.
  23. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 19, wobei mindestens einige der Daten in einer anderen Steuereinrichtung (101 , 102 ) resident sind, wobei die Datensammeleinrichtung (201 , 202 , 21, 21a) so konfiguriert ist, daß die Daten von der anderen Steuereinrichtung (101 , 102 ) über ein Computernetz (55) angesprochen und erlangt werden können.
  24. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 19, wobei mindestens einige der Daten in einer anderen Steuereinrichtung (101 , 102 ) resident sind, wobei die Anweisungen bewirken, daß der entfernt angeordnete Computer (50) die Daten von der anderen Steuereinrichtung (101 , 102 ) über ein Computernetz (55) erlangt.
  25. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 19, wobei die Daten ununterbrochen erzeugt werden, wobei die Anweisungen bewirken, daß der entfernt angeordnete Computer (50) sich ändernde Daten ununterbrochen abruft und darstellt.
  26. Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 20, ferner mit einer Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung des Datenaustauschs zwischen der Steuereinrichtung (10) und einem unbefugten Anwender.
  27. System nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Überwachungsstation (50) mindestens einen Überwachungscomputer (50) umfaßt und die Speichereinrichtung (14) eine Computerspeichereinrichtung umfaßt, wobei die Anweisungen, die den Daten zugeordnet sind, betriebsfähig sind, um zu bewirken, daß der Überwachungscomputer (50) die Information in einem vorbestimmten Format darstellt.
  28. System nach Anspruch 27, wobei die Einrichtung zur Förderung des Austauschs von Datensignalen (30, 52) der Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) und der Überwachungscomputer (50) Kommunikationsmodule (301 , 302 , 52) sind, die mit dem Internet verbunden sind, wobei die Kommunikationsmodule (301 , 302 , 52) der Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) ununterbrochen verbunden sind, um zu bewirken, daß die Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) ununterbrochen aktive Internetknoten sind.
  29. System nach Anspruch 27, wobei mindestens einige der Daten in einer Vielzahl von Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) resident sind, wobei die Einrichtung zur Förderung des Austauschs (52) des Überwachungscomputers (50) so konfiguriert ist, daß die Daten von den Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) über ein Computernetzwerk (55) angesprochen und erlangt werden
  30. System nach Anspruch 27, wobei mindestens einige der Daten in einer Vielzahl von Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) resident sind, wobei die Anweisungen bewirken, daß ein Überwachungscomputer (50) die Daten von den Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) über ein Computernetzwerk (55) erlangt.
  31. System nach Anspruch 27, wobei die Daten ununterbrochen erzeugt werden, wobei die Anweisungen bewirken, daß ein Überwachungscomputer (50) sich ändernde Daten ununterbrochen abruft und anzeigt.
  32. System nach Anspruch 27, wobei die Einrichtung zur Förderung des Datenaustauschs der Steuereinrichtungen (301 , 302 ) eine Sicherheitseinrichtung zur Verhinderung des Datenaustauschs zwischen den Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) und einem unbefugten Überwachungscomputer umfaßt.
  33. Verfahren zur Erlangung und Darstellung von Information, die einem Steuerungssystem zugeordnet ist, mit: a) mindestens einer Steuereinrichtung (10) zur Durchführung einer Steuerungsfunktion in einem Verfahren oder einer Vorrichtung und zum Sammeln von Daten, die der Steuerungsfunktion zugeordnet oder für diese relevant sind; und b) einer entfernt angeordneten Überwachungsstation (50), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: i) Sammeln der Daten; ii) Erzeugen von Datensignalen, die Daten und zugeordnete Anweisungen aufweisen, zur Darstellung der Daten in einem vorbestimmten Format; iii) Übertragen der Datensignale an die entfernt angeordnete Überwachungsstation (50); und iv) Darstellen der Daten in dem vorbestimmten Format entsprechend den zugeordneten Anweisungen.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Überwachungsstation (50) einen Computer umfaßt und die Anweisungen durch den Computer (50) lesbar und ausführbar sind, wobei der Schritt des Darstellens den Schritt umfaßt: Lesen und Ausführen der zugeordneten Anweisungen in dem Computer (50).
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei mindestens einige der Daten in einer Vielzahl von Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) resident sind, und ferner mit dem Schritt: Bewirken, daß der Computer (50) die Daten von den Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) über ein Computernetz (55) anspricht und erlangt.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei mindestens einige der Daten in einer Vielzahl von Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) resident sind, und ferner mit dem Schritt: Bewirken, daß der Computer (50) die Daten von den Steuereinrichtungen über ein Computernetz (55) erlangt.
  37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Daten ununterbrochen erzeugt werden, wobei die Anweisungen bewirken, daß der Computer (50) sich ändernde Daten von mindestens einer Steuereinrichtung (10, 101 , 102 ) ununterbrochen abruft und anzeigt.
  38. Verfahren nach Anspruch 34, ferner mit dem Schritt: Verhindern eines Datenaustauschs zwischen den Steuereinrichtungen (10, 101 , 102 ) und einem unbefugten Computer.
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