(PICTURE)(PICTURE) (PICTURE)Europäis hes Patentamt
(1 9) (PICTURE) European Patent Offi_e
(PICTURE) Offi_e euroPéen des brevets (1 1 ) E _ O 58_ 82_ B _
(1 2) EU ROPÄl_CH E PATENT_CH Rl FT
(45) VeröffentliChUngStag Und BekanntmaChUng deS (51 ) Int _I.6_. _O5B _ 9J4_ 8, _O5B _ 9/4O69
Hinweises auf die Patenterteilung_.
26_O3_1 997 Patentblatt 1 997l1 3 (86) InternationaIe AnmeIdenummer_.
PCTICH93lOOO23
(21 ) Anmeldenummer_. 939O2O1 8.6 (87) Internationale Veröffentlichungsnummer_.
(PICTURE)(22) Anmeldetag_. 28.O1 .1 993 wo g3l1 _4_1 (o_.o8.1 gg3 _azette 1 gg3l1 g)
(54) Verfahren und Vorri_htung zum bidireMionalen Datenaustaus_h zwis_hen einer
Befehls-lüberwa_hungsstation und zu steuernden Einheiten
Process and device for bi-directional data exchange between a command/monitoring station and
controlled units
Procédé et dispositif pour un échange de données bidirectionel entre une station de
(PICTURE)(PICTURE)
commande/supervision et des unités controllées
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o PatentS kann _edermann beim EUrOpäiSChen Patentamt gegen daS erteilte eUrOpäiSChe Patent EinSprUCh einlegen.
ii Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
w (PICTURE)entrichtet worden ist. (Art. 99(1 ) Europäisches Patentübereinkommen).
Printed by Jouve, 75OO1 PARIS (FR)
EP O 587 827 B1
Bes_hreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum bidirektionalen Datenaustausch zwischen einer
Befehls-/überwachungsstation und einer oder mehreren zu steuernden Einheiten, wobei Betriebsparameter der zu
5 steuernden Einheiten als Echtzeit-Datenabbild in der Befehls-/überwachungsstation dargestellt und Steuerbefehle zur
Veränderung dieser Betriebsparameter in der Befehls-/überwachungsstation eingegeben werden.
Solche Verfahren eignen sich insbesondere im Bereich der Visualisierungs- und Leitsystemtechnik wo Datenbilder
mit Echtzeitverhalten dargestellt und vom Bediener beeinflusst werden. Sie sind von grossem praktischem Interesse,
denn sie ermöglichen eine effiziente, prozessnahe Bedienung rechnergekoppelter Systeme mit kostengünstigen,
1O marMgängigen übertragungseinrichtungen bei gleichzeitiger Vereinfachung der notwendigen übertragungsprozedu-
ren und verbesserter Nutzung bestehender übertragungskapazitäten.
Es sind bereits Verfahren zum bidirektionalen Datenaustausch zwischen Computer- und/oder Steuersystemen
bekannt, bei denen entweder die übertragungsgeschwindigkeit erhöht - oder bestimmte Daten bevorzugt behandelt
werden (Prioritätssteuerung). Auch sind Verfahren zur schnellen Reaktion am Bildschirm bekannt, bei denen der Be-
15 diener im wesentlichen auf ein bevorstehendes Warten bis zur Verarbeitung seiner Eingabe aufmerksam gemacht wird
(lokales Echo). Der heutige Trend geht allgemein in Richtung leistungsstärkerer Systeme (Lichtleiter, Multiprozessoren)
mit immer kürzeren Verarbeitungs- und damit Reaktionszeiten. Das Warten bis zur Verarbeitung einer Eingabe ist für
den Bediener nicht nur lästig, sondern es verhindert oft ein Echtzeitverhalten und damit eine vernünftige Handhabung
eines Prozesses, insbesondere bei einfacheren Computersystemen. Oft ist das Problem gar nicht ein langsamer Da-
2O tenverkehr sondern die simple _atsache, dass ein an sich schnelles Netzwerk momentan überlastet ist und das System
dem Bediener keine Antwort in der von ihm erwarteten Zeit geben kann. Der vermehrte Einsatz rechnergekoppelter
und vernetzter Systeme fordert daher stets höhere übertragungsleistungen die heute nur mit modernster Technologie
(Hardware), mit komplizierten übertragungsprozeduren (Firmware, Software) oder erheblichem Datenverwaltungsauf-
wand erreicht werden. Trotz fortgeschrittener Technik ist der Einsatz modernster Technologie in kleineren und mittleren
25 Anlagen oft finanziell nicht tragbar. Prioriritätsgesteuerte übertragungen sind in der Regel herstellergebunden, mei-
stens nicht offen und wenn nicht bereits auf dem Markt verfügbar, ebenfalls zu teuer. Solche übertragsarten gehen
aber immer zu Lasten der Gesamtübertragungsleistung eines Systems, weil ja die vorgegebene mittlere übertragungs-
geschwindigkeit nicht erhöht wird, die aufwendigere übertragungsprozedurjedoch zusätzlich verarbeitet werden muss.
Die US-PS Nr. 5 O46 O22 zeigt ein Verfahren bei dem vorerst eine Simulation schrittweise modelliert und als
3O geplanter Pfad gespeichert wird bevor, nach Begutachtung dieser Vorausplanung, eine Befehlsausgabe entsprechend
dem gespeicherten Pfad wissentlich ausgelöst wird. Diese Art der Vorausplanung und Speicherung der Befehle zur
allfälligen Modifikation entspricht grundsätzlich dem Konzept ''Trial and Error''. Dabei wird die Simulation eines Robo-
terarmes bewerkstelligt, indem eine Sequenz von Befehlen, vor einer allfälligen Ausführung sukzessive gespeichert,
modifiziert und in Form eines Simulierbildes dem Bediener zur vorgängigen Begutachtung dargestellt wird. Es handelt
35 sich um ein schrittweises Vorgehen, wobei geplant und modifiziert werden kann, ehe überhaupt ein Befehl die lokale
Station verlässt. Möglicherweise bewegt sich der Gegenstand, welcher vom Roboterarm gefasst werden soll. Das
Prozessabbild ist dann aber nicht statisch, d.h. der Gegenstand ist wegen der übertragungszeitverzögerung nie dort,
wo ihn der lokale Monitor gerade anzeigt_. der Gegenstand ist für den Roboter der US-PS Nr. 5 O46 O22 nicht fassbar
weil die notwendigen Bewegungen des Roboterarmes für dynamische Prozesse gar nicht im voraus geplant werden
4O können. Das Simulierbild wird lediglich dem Video-Bild überlagert, um den geplanten oder zu planenden Bewegungs-
ablauf des Roboterarmes darzustellen, d.h. das Video-Bild wird als solches nicht verändert oder bearbeitet um z.Bsp.
als Simulierbild bei der Befehlsausgabe dargestellt zu werden. Das Konzept der US-PS ist nicht ohne weiteres auf
eine Zukunft mit intelligenten Systemen gerichtet, die in der Lage sind, komplexe Befehle eigenständig auszuführen.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, mit marktgängigen übertragungssystemen die übertragungs-
45 zeit beim bidirektionalen Datenaustausch virtuell zu verkürzen insbesondere eine Systemreaktion mit Echtzeitverhalten
zu erreichen, um dem Bediener eine vernünftige Handhabung eines Prozesses zu ermöglichen, wobei Echtzeit-Da-
tenabbilder von Computer- und/oder Steuersystemen verändert werden können und allenfalls bestehende übertra-
gungsprozeduren verwendbar sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Echtzeit-Datenabbild mit der Eingabe
5O neuer Steuerbefehle in der Befehls-/überwachungsstation abhängig von diesen Steuerbefehlen verändert und als
simuliertes Datenabbild vom Echtzeit-Datenabbild dargestellt wird und die dem veränderten Echtzeit-Datenabbild ent-
sprechenden Befehle von der Befehls-/überwachungsstation an die zu steuernden Einheiten übermittelt werden, wobei
das simulierte Datenabbild während der übertragung der Befehle sowie der übertragungszeit für die Rückmeldung
der veränderten Betriebsparameter für eine Zeitspanne erhalten bleibt und die aufgrund der Befehle veränderten Be-
55 triebsparameter in die Befehls-/überwachungsstation zurückgemeldet werden und das Echtzeit-Datenabbild nach Ab-
Iauf der Zeitspanne mit den veränderten Betriebsparametern auf den neuesten Stand gebracht wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Echtzeit-Datenabbild mit der Eingabe
neuer Steuerbefehle in die Befehls-/überwachungsstation abhängig von diesen Steuerbefehlen veränderbar und als
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EP O 587 827 B1
simuliertes Datenabbild vom Echtzeit-Datenabbild darstellbar ist, wobei die dem veränderten Echtzeit-Datenabbild
entsprechenden Befehle an die zu steuernden Einheiten übermittelbar sind, derart, dass das simulierte Datenabbild
während der übertragungszeit für die Rückmeldung der veränderten Betriebsparameter für die Zeitspanne erhalten
bleibt, wobei die aufgrund der Befehle veränderten Betriebsparameter in die Befehls-/überwachungsstation zurück-
5 gemeldet werden und das Echtzeit-Datenabbild nach Ablauf der Zeitspanne mit den veränderten Betriebsparametern
auf den neuesten Stand bringbar ist.
Entgegen den heute allgemein üblichen Anstrengungen liegt die Lösung mit dem beschriebenen Verfahren be-
ziehungsweise mit der dazu dienenden Vorrichtung also keineswegs ausschliesslich in schnelleren oder generell lei-
stungsfähigeren Systemen. Vielmehr wird dem Bediener die zu erwartende Antwort sofort lokal mitgeteilt (Aktion--
1O Reaktion) und gegebenenfalls später korrigiert (Management by Exception), sollte sie nicht zutreffen, beziehungsweise
erfüllt werden können_. Ist ein erlaubter Befehl nach Ablauf der zulässigen Reaktionszeit nämlich nicht erfüllt, so ist es
gemäss heutiger Technik sinnvoller, den Bediener mit einer entsprechenden Fehlermeldung zu informieren als etwa
einen Folgebefehl zuzulassen. Letzteres veranlasst den Bediener nur zum wiederholten sinnlosen Tastendrücken.
Unerlaubte Eingriffe können andererseits problemlos vor der Befehlsübermittlung abgefangen und mit einer entspre-
15 chenden Fehlermeldung begleitet werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, Echtzeitdaten (Rückmeldungen, Sollwerte), welche auch von anderer Stelle (etwa
dem Steuersystem) generiert werden können, normalerweise prozessgetreu im lokalen System abzubilden und nur
im Befehlsfalle während der übertragung kurzzeitig zu simulieren. Der Bediener sieht so auf Tastendruck den von ihm
befohlenen Zustand am Bildschirm, ohne die Befehls-übertragungszeit beziehungsweise die wirkliche Antwort des
2O Systems abwarten zu müssen. Die Simulation beziehungsweise Vorhersage des Echtzeit-Datenabbildes erzeugt die
schnellst mögliche Befehls-Reaktion des Systems mit dem Vorteil, dass die Kommunikation im Befehlsfalle nicht be-
einträchtigt werden muss. Damit entfällt eine entsprechende Prioritätssteuerung und die Kommunikationsleistung steht
für einen optimierten Gesamtdatendurchsatz voll zur Verfügung.
Ein weiterer Vorteil ist ein erhöhter Bedienkomfort aufgrund der Simulation_. Das Warten bis zur Verarbeitung einer
25 Eingabe entfällt, der Bediener kann jederzeit nach seinem Ermessen sofort die nächste Aktion ausführen und damit
auch schnelle Bedienfolgen erfüllen oder effizienter arbeiten.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet verschiedene Modi. So können unabhängig von den IST-Betriebs-
paramtern eine den Steuerbefehlen (zu) gehorchende Änderung der Betriebsparameter besonders für die Zeit der
übertragung mit der, beziehungsweise den zu erwartenden Rückmeldung(en) der IST-Betriebsparameter als Voraus-
3O sage im Echtzeitbild in der Befehls-/überwachungsstation zeitgleich mit der Eingabe der Steuerbefehle simuliert wer-
den. Anders ausgedrücM wird hierbei eine Änderung der Betriebsparameter mit der zu erwartenden Rückmeldung als
Voraussage im Echtzeitbild zeitgleich mit der Eingabe simuliert. Rückmeldung kann auch als Rückantwort (Feedback),
Voraussage als Vorhersage, Vorankündigung, Prognose beziehungsweise Simulation verstanden werden.
Bei einer weiteren Option wird unabhändig von den l ST-Betriebsparamtern - eine den Steuerbefehlen (zu) gehor-
35 chende Änderung der Betriebsparamter als Simulierbild in der Befehls-/überwachungsstation für die Zeit der übertra-
gung mit der (den) zu erwartenden Rückmeldung(en) der l ST-Betriebsparameter als Voraussage zeitgleich mit der
Eingabe der Steuerbefehle dargestellt. Wiederum vereinfacht ausgedrückt, wird eine Änderung der Betriebsparameter
als Simulierbild mit der zu erwartenden Rückmeldung als Voraussage zeitgleich mit der Eingabe dargestellt, bezie-
hungsweise eine Änderung der Betriebsparameter mit der zu erwartenden Rückmeldung als Voraussage zeitgleich
4O mit der Eingabe als Simulierbild dargestellt wird.
Ferner wird gemäss einer dritten Option - unabhängig von den l ST-Betriebsparametern - eine den Steuerbefehlen
(zu) gehorchende Änderung der Betriebsparameter durch (unmittelbare) Simulation der zu erwartenden IST-Betriebs-
parameter (im Echtzeitbild) angezeigt und (für die Zeit der übertragung) als Simulierbild in der Befehls-/Uberwachungs-
station zeitgleich mit der Eingabe der Steuerbefehle dargestellt. Dabei wird eine Änderung der Betriebsparameter
45 durch Simulation der zu erwartenden lST-Betriebsparameter angezeigt und als Simulierbild zeitgleich mit der Eingabe
dargestellt, beziehungsweise eine Änderung der Betriebsparameter wird durch Simulation der zu erwartenden l ST-
Betriebsparameter zeitgleich mit der Eingabe angezeigt und als Simulierbild dargestellt. Das Simulierbild kann zum
Beispiel in rot, das spätere Echtzeitbild nach vollständigem Abschluss der Eingabeverarbeitung in der zu steuernden
Einheit grün dargestellt werden.
5O Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum bidirektionalen Datenaustausch
zwischen einer Befehls-/überwachungsstation und einer oder mehreren zu steuernden Einheit(en) werden
a) in der Befehls-/überwachungsstation Steuerbefehle in eine erste Ein/Ausgabe-Schnittstelle eingegeben und
von dort an die jeweils zu steuernde(n) Einheit(en) weitergeleitet und
55 b) l ST-Betriebsparameter der zu steuernden Einheit(en) zu ihrer Echtzeitwiedergabe über die erste Ein/Ausgabe-
Schnittstelle an die Befehl-/überwachungsstation rückgemeldet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass
c) - unabhängig von den IST-Betriebsparametern - eine den Steuerbefehlen gehorchende Änderung der Betriebs-
parameter auf einem Simulierbild in der Befehl-/überwachungsstation zeitgleich mit der Eingabe der Steuerbefehle
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simuliert wird.
Die Erfindung geht in Fällen von Steuersystemen unter anderem auch von der Tatsache aus, dass nach Eingabe
von zum Beispiel einer neuen Stellgrösse, im Verarbeitungsprozess Korrekturen vorgenommen werden, die in der
5 Mehrzahl der Fälle weitere Prozessfolgen mit Änderung anderer Daten zur Folge haben. Dies bedeutet nun aber, dass
der Nutzen einer bis ins Extreme getriebenen Erhöhung der übertragungsgeschwindigkeit nur relativen Wert hat, da
in dem Verarbeitungsprozess Änderungen nur in völlig anderen, beziehungsweise viel grösseren Zeitdimensionen
durchführbar sind. Entscheidend ist die sofortige Quittierung einer Eingabe in dem Simulierbild, mit der Gewissheit,
dass die Steueranlage in der je erforderlichen Zeit alle Folgemassnahmen automatisch korrekt durchführt und gege-
1O benenfalls sogar den Befehl mit einem entsprechenden Hinweis an den Bediener verwirft oder korrigiert oder mit Alarm
reagiert. Dem Bediener wird also für die Zeit der Informationsübertragung das Simulierbild zugänglich gemacht, das
heisst, für ihn erfolgt die Reaktion dem Verhalten nach (virtuell) in Echtzeit, während die Information im Hintergrund
das Zielsystem erreicht und von dort als Echtzeit-Datenabbild umgehend wieder erarbeitet und zurück gesendet wird
(bidirektional). Die Echtzeit-Daten für die Bedienstation entsprechen damit einem Abbild von Echtzeit-Daten im Ziel-
15 system, welches vorzugsweise als Steuersystem eine Anlage überwacht, steuert und/oder regelt. Die Bedienstation
ist über eine konventionelle Einrichtung zur Kommunikation mit dem Steuersystem verbunden, so dass Echtzeit-Daten
aus dem Steuersystem bidirektional über einen Empfangskanal gelesen und über einen Sendekanal in das Steuersy-
stem geschrieben werden können. Dabei ist die Art und Weise der übertragung (Hardware und Software) für das
Verfahren unerheblich und deshalb frei wählbar. Unabhängig von den Eingaben beziehungsweise Simulationen an
2O der Bedienstation kann das Ziel- beziehungsweise Steuersystem das Echtzeit-Datenabbild oder Teile davon jederzeit
auch beeinflussen und gegebenenfalls dominieren. Nach einer Eingabe an der Bedienstation und Ablauf der Verzö-
gerung wird dort jeweils immer wieder automatisch das Echtzeit-Datenabbild aus dem Steuersystem dargestellt. Auf
diese Weise lässt sich ein bestimmtes Echtzeit-Datenabbild beziehungsweise Teilbild in zwei oder mehreren unab-
hängigen Computer- und/oder Steuersystemen beeinflussen und dem Verhalten nach in Echtzeit veränderbar machen.
25 Das Verfahren erlaubt jedoch zusätzlich Multiuser Anwendungen und bedarf keines sogenannten Record _ocking
für das Echtzeit-Datenabbild, da bevorzugt stets der zeitlich letzte, zugelassene Eingriff Gültigkeit hat.
Für das Verfahren wird ein Software-Programm beziehungsweise Simuliermittel für die Bedienstation mit Daten-
speicher für Echtzeit-Daten pro bedienbarem Element (Datenpunkt) benutzt. Zentraler Teil des Verfahrens ist ein Pro-
grammteil mit vorzugsweise individuellen Verzögerungsgliedern für sämtliche zu bedienenden Elemente, wobei die
3O Verzögerung entsprechend der übertragungszeit für die Kommunikation automatisch angepasst werden kann. Eine
Änderung des Datenbildes über die Ein/Ausgabeschnittstelle der Bedienstation wird von diesem Programmteil erfasst,
wobei gleichzeitig mit der übermittlung der Eingabeinformation eine Simulation beziehungsweise Vorhersage des Echt-
zeit-Datenbildes erfolgt, indem die geänderten Daten als Simulierdaten anstelle der Echtzeit-Daten während der Ver-
zögerung gespeichert werden. Dabei ist entscheidend, dass Änderungen, hervorgerufen durch Echtzeit-Daten aus
35 dem Steuersystem, nicht zu einer Simulation führen, das heisst Empfangs- und Sendepfad werden durch den Pro-
grammteil getrennt, so dass keine unerwünschte Rückkopplung stattfinden kann. Die Simulierdaten werden insbeson-
dere für die geänderten Werte vorzugsweise solange aufrechterhalten, bis die übertragung und Rückmeldung des
geänderten Echtzeit-Datenabbildes über die Kommunikation vollständig abgeschlossen ist.
Eine schnellere Reaktion kann erreicht werden indem die Speicheradressen für das Simulierbild identisch mit den
4O Speicheradressen für das Echtzeit-Datenabbild gewählt werden. Um den Datenverwaltungsaufwand zu verringern und
damit den Verarbeitungsprozess zu beschleunigen, können sowohl Daten von Teilbildern wie auch Daten von mehreren
Bildern gemeinsam als Echtzeit-Datenabbild bearbeitet werden. Echtzeit-Daten können auch für nicht sichtbare Bilder
im Hintergrund fortwährend aufgefrischt werden, so dass die Daten für einen Zugriff jederzeit mit schnellst möglicher
Reaktion als Echtzeit-Datenabbild verfügbar sind. Sende- und Empfangskanäle können mit herkömmlichen, kosten-
45 günstigen Kommunikationseinrichtungen über den gleichen Pfad gefüh_ werden, wobei die Speicheradressen der
Echtzeit-Daten im empfangenden Ziel- beziehungsweise Steuersystem zur Emulation eines sogenannten Dualport
RAM (Random Access Memory) für Sende- und Empfangsinformationen identisch gewählt werden können.
Im übertragungspfad kann sendeseitig ein Multiplexerprogramm zur Vielfach-Adressierung eingebaut werden.
Die zurückempfangene Information für das Echtzeit-Datenabbild muss nicht zwangsweise identisch mit der gesendeten
5O lnformation aus dem Simulierbild sein, ein Decoder-/Encoderprogramm im Empfangs- beziehungsweise Sendepfad
sorgt dafür, dass die Informationen für Echtzeit-Datenabbild und Simulierbild komprimierter sind. Gleichzeitig können
damit Datentyp-Umwandlungen und/oder Skalierungen beziehungsweise Normierungen vorgenommen werden. Ein
Mehrfach-Decoder/ Encoder Programm mit Ein/ Ausgabeschnittstellen für mehrere Ebenen ermöglicht zudem die di-
rekte Simulation verschiedener Datenformate gleichzeitig. Sowohl Multiplexer wie auch Decoder- beziehungsweise
55 Encode_unktionen bewirken eine Entlastung der Kommunikation weil damit die Daten codiert, das heisst in kompri-
mierter Form übertragen werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und umfasst für den Bereich der Eingabeeinrichtung ein Software-Pro-
gramm, das es ermöglicht, dass insbesondere während der übertragungszeit, von dem Echtzeit-Datenabbild ein Si-
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mulierbild herstellbar und im Simulierbild die Veränderung zeitgleich mit der Eingabe vornehmbar ist. Entsprechend
dem Verfahren sind auch bei der Vorrichtung mehrere vorteilhafte Optionen möglich.
So können durch die Simuliermittel, die - unabhängig von den l ST-Betriebsparametern - eine den Steuerbefehlen
gehorchende Änderung der Betriebsparameter als Voraussage der zu erwartenden IST-Betriebsparameter (für die Zeit
5 der übertragung) auf einem Simulierbild in der Befehls-/überwachungsstation zeitgleich mit der (den) Eingabe(n) der
Steuerbefehle dargestellt werden. Durch die Simuliermittel wird die Änderung der Betriebsparameter als Voraussage
der zu erwartenden IST-Betriebsparameter auf einem Simulierbild zeitgleich mit der Eingabe dargestellt. Simuliermittel
können als Simulator und die entsprechende Einrichtung für die Simulationsfun Mion auch als Simulationsvorrichtung
beziehungsweise Simulationseinrichtung bezeichnet werden.
1O Gemäss einer weiteren Option simulieren die Simuliermittel, die - unabhängig von den l ST-Betriebsparamtern -
eine den Steuerbefehlen gehorchende Änderung der Betriebsparamter als Voraussage der zu erwartenden l ST-Be-
triebsparameter (für die Zeit der übertragung) im Echtzeitbild der Befehls-/überwachungsstation zeitgleich mit der
(den) Eingabe(n) der Steuerbefehle. Die Simuliermittel simulieren eine Änderung der Betriebsparameter als Voraus-
sage der zu erwartenden IST-Betriebsparamter im Echtzeitbild zeitgleich mit der Eingabe.
15 Gemäss einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Vorrichtung zum bidirektionalen Daten-
austausch zwischen einer Befehls-/überwachungsstation und einer oder mehreren zu steuernden Einheit(en), insbe-
sondere zur Durchführung des Verfahrens mit
a) einer ersten Ein/Ausgabe-Schnittstelle und einer Datenübertragungseinrichtung, die
2O a. 1 ) zur Aufnahme von Steuerbefehlen aus der Befehls-/überwachungsstation und deren Weiterleitung an
die jeweils zu steuernde(n) Einheit(en) und
a.2) zur Echtzeit-Rückmeldung der IST-Betriebsparameter der zu steuernden Einheit(en) an die Befehls-/
überwachungsstation ausgelegt und ist gekennzeichnet durch
25 b) Simuliermittel, die - unabhängig von den IST-Betriebsparametern - eine den Steuerbefehlen gehorchende Än-
derung der Betriebsparameter auf einem Simulierbild in der Befehls-/überwachungsstation zeitgleich mit den Ein-
gaben der Steuerbefehle simulieren.
3O Durch Simuliermittel wird eine Änderung der Betriebsparameter auf einem Simulierbild zeitgleich mit den Eingaben
simuliert. Zentraler Teil der Vorrichtung ist dabei ein Programmteil mit vorzugsweise individuellen Verzögerungsgliedern
für sämtliche bedienbare Elemente (Datenpunkte), wobei die Verzögerung entsprechend der übertragungszeit für die
Kommunikation angepasst werden kann. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung vorzugsweise einen Decoder zur Um-
wandlung (Decodierung, Skalierung) der empfangenden Echtzeit-Daten und einen Encoder zur Rückwandlung (Co-
35 dierung, Normierung) der zu sendenden Daten. Die Veränderung des Echtzeit-Datenabbildes durch den Bediener wird
vorzugsweise über eine Tastatur oder mit einer sogenannten Pointing Device vorgenommen, wobei das Echtzeit-Da-
tenabbild auf einem Bildschirm dargestellt werden kann. Dabei können Echtzeit-Datenabbilder für den Bereich der
Haustechnik oder für Industrieanlagen mit Echtzeit-Daten von/für Maschinen, Anlagen, Motoren und Ventilen sowie
deren Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen dargestellt werden.
4O In der Folge wird nun die erfindungsgemässe Lösung mit weiteren Einzelheiten anhand mehrerer Ausührungsbei-
spielen erläutert.
Es zeigen_.
die Figur 1 _. das der Erfindung zugrunde liegende Prinzipschaltbild mit den wichtigsten Programmelementen in
45 Bedienstation und Steuersystem sowie dem Informations-Datenfluss (Doppellinie) wenn keine Ein-
gabe stattfindet;
die Figur 2_. zeigt Figur 1 während einer Eingabe und deren übertragung;
die Figur 3_. als Vergleich zu Figur 1 , die prinzipielle Darstellung eines Dualport RAM (Random Access Memory);
die Figur 4_. zeigt den Datenfluss mit zeitgleichem Ablauf a)-->b)-->c) bei einer vom Steuersystem akzeptierten
5O Eingabe zur Steuerung eines Motors_,
die Figur 5_. zeigt Figur 4 bei einer vom Steuersystem nicht akzeptierten Eingabe zur Steuerung eines Motors;
die Figur 6_. zeigt analog Figur 4 den Datenfluss mit zeitlichem Ablauf a)-->b)-->c)-->d) bei einer vom Steuersy-
stem akzeptierten Eingabe eines Sollwertes und eine spätere, automatische Veränderung des Soll-
wertes durch das Steuersystem;
55 die Figur __. eine Meh_achanwendung der Erfindung im Netzverbund mit den wichtigsten Programmelementen
der einzelnen Stationen_,
die Figur 8_. eine Anwendung der Erfindung für sogenanntes Multiplexed Writing mit den wichtigsten Programm-
elementen für Bedienstation und Steuersystem;
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die Figur 9_. eine Anwendung der Erfindung für Testzwecke bei unterbrochenem Datenfluss;
die Figur 1 O_. eine Anwendung der Erfindung als sogenannter interner Encoder/ Decoder bei kurzgeschlossenem
Datenfluss_,
die Figur 1 1 _. eine Anwendung der Erfindung mit Datenfluss für ein Mehrfach-Decoder/Encoder Programm;
5 die Figur 1 2_. eine Anwendung der Erfindung nach Figur 1 1 mit Datenfluss für die direkte Decodierung/ Encodie-
rung eines Nibbles zur Statusanzeige von Anlagen am Bildschirm;
die Figur 1 3_. zeigt das vereinfachte Flussdiagramm des Programms (Flowchart) beziehungsweise der Simulier-
mittel für einen einzigen Datenpunkt;
die Figur 1 4_. zeigt das vereinfachte Flussdiagramm Figur 1 3 mit dem Funktionsablauf (Doppelline) wenn keine
1O l/O Ein/Ausgabe-Änderungen stattfinden (ldle);
die Figur 1 5_. zeigt das vereinfachte Flussdiagramm Figur 1 3 mit dem Funktionsablauf (Doppellinie) bei einer
Eingabe-Änderung in der Befehls-überwachungsstation (Send);
die Figur 1 6_. zeigt das vereinfachte Flussdiagramm Figur 1 3 mit dem Funktionsablauf (Doppelline) nach einer
Eingabe-Änderung in der Befehls-überwachungsstation während der übertragung (Transmission);
15 die Figur 1 7_. zeigt das vereinfachte Flussdiagramm Figur gur 1 3 mit dem Funktionsablauf (Doppellinie) bei einer
Änderung der Empfangsdaten in der Befehls-überwachungsstation (Receive);
Nachfolgend sei nun jeweils auf die entsprechenden Figuren verwiesen_. Figur 1 und Figur 2 zeigen das der Er-
findung zugrunde liegende Prinzipschaltbild mit den wichtigsten Funktionen. In Figur 1 ist der Informations-Datenfluss
2O (Doppellinie) für das Echtzeit-Datenabbild dargestellt, wenn keine Eingabe an der Bedienstation C_ stattfindet. Figur
2 Zeigt den entSpreChenden DatenfIUSS Während einer Eingabe an der BedienStatiOn C_ . Dem Verfahren liegt ein
SOfWare-PrOgramm SW (ObereS StriChpUnktierteS ReChteCk) für die BedienStatiOn C_ mit DatenSpeiCher für EChtZeit-
Daten ME M prO bedienbarem Element ZUgrUnde. Die EChtZeit-Daten MEM für die BedienStatiOn C_ entSpreChen einem
Abbild VOn EChtZeit-Daten MEM im SteUerSyStem C_. BedienStatiOn C_ iSt über eine kOnVentiOnelle EinriChtUng ZUr
25 Kommunikation COM (gestrichelte Trennlinien) mit dem Steuersystem C_ verbunden, so dass Echtzeit-Daten MEM
aUS dem SteUerSyStem C_ bidirektiOnal über einen EmpfangSkanal RECEIVE geleSen Und über einen Sendekanal
SEND iSt daS SteUerSyStem C_ geSChrieben Werden kÖnnen. Dabei iSt die Art Und WeiSe der übertragUng (HardWare
und Software) für das Verfahren unerheblich und deshalb frei wählbar. Das Software-Programm SW umfasst vorzugs-
weise einen Decoder DEC zur Umwandlung (Decodierung, Skalierung) der empfangenden Echtzeit-Daten MEM und
3O einen Encoder E NC zur Rückwandlung (Codierung, Normierung) der zu sendenden Daten.
Zentraler Teil des Verfahrens ist ein Programmteil mit vorzugsweise individuellen Verzögerungsgliedern für sämt-
liche zu bedienenden Elemente, wobei die Verzögerung DELAY entsprechend der übertragungszeit für die Kommu-
nikation COM angepasst werden kann. Eine Änderung des Datenbildes über die Ein/Ausgabeschnitstelle l/O der Be-
dienStatiOn C_ Wird VOn dieSem PrOgrammteil e_aSSt, WObei gleiChZeitig mit der übermittIUng der EingabeinfOrmatiOn
35 eine Simulation beziehungsweise Vorhersage des Echtzeit-Datenabbildes erfolgt, indem die geänderten Daten als
Simulierdaten Sl M anstelle der Echtzeit-Daten MEM während der Verzögerung DELAY gespeichert werden. Dabei ist
entSCheidend, daSS ÄnderUngen, herVOrgerUfen dUrCh EChtZeit-Daten MEM aUS dem SteUerSyStem C_, niCht ZU einer
Simulation führen, das heisst, Empfangsund Sendepfad werden durch den Programmteil getrennt, so dass keine un-
erwünschte Rückkopplung stattfinden kann. Die Simulierdaten Sl M werden solange aufrecht erhalten, bis die über-
4O tragung und Rückmeldung des geänderten Echtzeit-Datenabbildes über die Kommunikation COM vollständig abge-
SChlOSSen iSt. Unabhängig VOn den Eingaben beZiehUngSWeiSe der SimUlatiOnen an der BedienStatiOn C_ kann daS
SteUerSyStem C_ daS EChtZeit-Datenabbild Oder T_ile daVOn jederZeit aUCh beeinfIUSSen Und gegebenenfalIS dOminie-
ren. NaCh einer Eingabe an der BedienStatiOn C_ Und AblaUf der VerZÖgerUng DELAY Wird dO_ jeWeiIS immer Wieder
aUtOmatiSCh daS EChZeit-Datenbild aUS dem SteUerSyStem C_ dargeStellt. AUf dieSe WeiSe läSSt SiCh ein beStimmteS
45 Echtzeit-Datenabbild beziehungsweise Teilbild in zwei oder mehreren unabhängigen Computer- und/oder Steuersy-
stemen beeinflussen und dem Verhalten nach in Echtzeit veränderbar machen.
DaS geSamte SyStem mit Ein/AUSgabeSChnittStelle l/O, EChtZeit-Daten MEM, BedienStatiOn C_ , KOmmUnikatiOn
COM Und SteUerSyStem C_ (StriChpUnktierteS grOSSeS ReChteCk) kann gemäSS FigUr 3 mit einem DUalpO_ RAM Ver-
glichen werden. Das Verfahren erlaubt jedoch zusätzlich Multiuser Anwendungen wie für Figur 7 beschrieben.
5O Figur 3 zeigt zum Vergleich mit Figur 1 und Figur 2 die prinzipielle Darstellung eines Dualport RAM (Random
Access Memory). Beim Dualport RAM handelt es sich um einen Speicher-Baustein auf den mit zwei unabhängigen
Bussystemen zugegriffen werden kann.
Figur 4 und Figur 5 zeigen ein vereinfachtes Beispiel mit zeitlichem Ablauf a)-->b)-->c) für den Datenfluss (Dop-
pellinie) zur Steuerung und Visualisierung eines Motors. Dabei wird ein Motor für die Zustände ON und OFF auf dem
55 Bildschirm der Bedienstation C_ dargestellt. Der Motor kann sowohl von der Bedienstation C_ wie auch vom Steuer-
SyStem C_ jederZeit ein- Oder aUSgeSChaltet Werden, WObei der Bediener immer (in EChtZeit beZieh UngSWeiSe mit der
Verzögerungszeit der übertragung) über den aktuellen Zustand des Motors informiert ist. In der Regel dominiert das
SteUerSyStem C_ indem eS dUrCh VerriegeIUngSSChaltUngen die Befehle VOn der BedienStatiOn C_ ZUläSSt Oder niCht
6
EP O 587 827 B1
erlaubt.
a) Angenommen der Motor sei ausgeschaltet und eine Bedienung sei zur Zeit nicht erfolgt, so ist die Ein/Ausga-
beschnittstelle l/O über das für Figur 1 beschriebene Software-Programm auf Empfang geschaltet und zeigt den
5 zurückgemeldeten Zustand OFF des Motors an.
b) Im Falle einer Eingabe an Ein/Ausgabeschnittstelle l/O wird automatisch auf Senden umgeschaltet und die
Anzeige entspricht während der übertragungszeit beziehungsweise der Verzögerung DE LAY dem eingegebenen
Befehl. Wünscht der Bediener also den Motor einzuschalten, so wird der Einbefehl bei gleichzeitiger Anzeige am
Bildschirm (Simulierbild) über das Software-Programm des Motor zugeleitet. Der Bediener muss nun nicht auf die
1o Rückmeldung aus Steuersystem C_ warten, er erlebt quasi eine augenblickliche, virtuell verkürzte Reaktion. c)
Nach Ablauf der Verzögerung DELAY erstellt das Programm automatisch wieder die Grundstellung - die Anzeige
iSt Wieder ''eCht''. Abhängig Von der VerriegeIUngSSChaltUng für den MOtOr im SteUerSyStem C_ ergeben SiCh nUn
ZWei MögliChkeiten_. In FigUr 4 Wird der Einbefehl Vom SteUerSyStem C_ akZeptiert Und aIS eChter ZUStand naCh
Ablauf der Verzögerung DELAY angezeigt - die Anzeige ON bleibt erhalten. In Figur 5 wird der Einbefehl vom
15 Steuersystem C_ nicht akzeptiert. Nach Ablauf der Verzögerung DELAY wird automatisch wieder der alte Zustand
angezeigt - das System ''korrigiert'' quasi den nicht erlaubten Eingriff automatisch nach Ablauf der übertragungszeit
und die Anzeige ON wechselt zurück auf OFF.
Figur 6 zeigt analog zu Figur 4 den Datenfluss (Doppellinie) mit zeitlichem Ablauf a)-->b)-->c)-->d) bei einer vom
Steuersystem C_ akzeptierten Änderung eines Sollwertes von 1 56 auf 33O durch den Bediener, sowie
2O d) eine spätere Erhöhung des Sollwertes von 33O auf 71 2 durch daS SteUerSyStem C_ SelbSt, ZUm BeiSpiel für
einen Regler mit automatischer Sollwertführung. Auf die selbe Weise werden auch mehrstufige Eingaben zum
Beispiel für Startprozeduren mit Anfahrsequenz-Rückmeldungen (siehe Figur 1 2), Stellgrössen oder Grenzwerte
behandelt_. Der Bediener sieht immer den aktuellen Anlagezustand und auf Tastendruck sofort den von ihm be-
fohlenen Zustand ohne die übertragungs-Reaktionszeit abzuwarten.
25 Figur 7 zeigt eine Mehrfachanwendung der Erfindung im Netzverbund mit den wichtigsten Programmelementen
in den einZelnen Stationen. Die BedienStation C_ iSt für daS BeiSpiel mit drei Weiteren BedienStatiOnen C3, C4 Und C_
über Empfangskanäle RECEIVE und Sendekanäle SEND mit einem Local Area Network LAN verbunden, wobei die
Bediensstation C_ wie für Figur 1 beschrieben, mit dem Steuersystem C_ gekoppelt ist. Selbstverständlich sind auch
3o andere Konfigurationen möglich, beispielsweise könnte das Steuersystem C_ auch direkt mit dem Local Area Network
LAN gekoppelt Werden oder eS eXiStiert gar kein SteUerSyStem C_ für einen EChtZeit-DatenaUStaUSCh in einem NetZ-
werksystem.
Alle vier Bedienstationen C_ , C3, C4 und C_ erlauben, wie für Figur 1 beschrieben, eine Beeinflussung des Echtzeit-
Datenabbildes mit entsprechender lokaler Simulation an der Ein/Ausgabeschnittstelle l/O der jeweils gerade bedie-
35 nenden Station. Dabei können Datenabbilder an allen Bedienstationen gleichzeitig verändert werden, die zeitlich letzte
Eingabe dominiert. Die nicht bedienenden Stationen empfangen das neue Echtzeit-Datenabbild jeweils ohne Simula-
tion automatisch nach der normalen übertragung. Dabei ist es auch möglich, dass ein Teilbild als Echtzeit-Datenabbild
gerade empfangen und dargestellt wird, während ein anderer Teil desselben Bildes als Simulierbild erscheint. Unab-
hängig von den Eingaben beziehungsweise Simulationen an den BedienStationen kann daS SteUerSyStem C_ daS
4O Echtzeit-Datenabbild jederzeit auch beeinflussen und gegebenenfalls absolut dominieren.
Auf diese Art lässt sich ein Echtzeit-Datenabbild beziehungsweise Teilbild in mehreren unabhängigen Computer
und/oder Steuersystemen beeinflussen und dem Verhalten nach in Echtzeit verändern. Das Verfahren unterstützt daher
Multiuser Anwendungen und bedarf keines sogenannten Record Locking für das Echtzeit-Datenabbild, da stets der
zeitlich letzte, zugelassene Eingriff Gültigkeit hat.
45 Ferner lässt sich auf diese Weise auch ein redundantes Leit-System aufbauen, in dem von mehreren Bedien-/über-
wachsstationen eine Steuereinheit über unabhängige (redundante) Kommunikationsverbindungen angesprochen wer-
den können.
Figur 8 zeigt eine Anwendung der Erfindung für sogenanntes Multiplexed Writing mit den wichtigsten Programm-
elementen für BedienStation C_ Und SteUerSyStem C_. Dabei Wird der EnCOder ENC in FigUr 1 ZU einem MUltipleXer
5O MUX ausgebaut. Der Multiplexer nützt einen Sendekanal oder Speicherplatz mehrfach aus und entlastet das System,
indem sämtliche zu sendenden Daten nur gerade während einer Bedienung generiert und übertragen werden, daS
heiSSt, Wenn Sie aUCh WirkliCh anfallen. Der ZUgriff aUf die EChtZeit-Daten MEM im SteUerSyStem C_ Wird niCht mehr
Vom KommUnikationSprotokoll geSteUert, Sondern e_olgt dann mit einem DemUltipleXer DMX im SteUerSyStem C_
selbst.
55 Figur 9 zeigt eine Anwendung der Erfindung für Testzwecke bei unterbrochenem Datenfluss. Weil das System
einen Eingriff des Bedieners an der Ein/Ausgabeschnittstelle l/O automatisch nach Ablauf der Verzögerung DELAY
''korrigiert'', ergibt sich bei unterbrochenem Datenfluss ein Verhalten wie für Figur 5 beschrieben. Eine unterbrochene
oder willkürlich nicht in Betrieb gesetzte Kommunikation COM eignet sich daher zum Austesten von Applikationen und
7
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KOmmUnikatiOnSdaten Ohne SteUerSyStem C_ indem _eWeiIS AktiOnen an der Ein/AUSgabeSChnittStelle l/O eingegeben
und kurzzeitig simuliert werden.
Figur 1 O zeigt eine Anwendung der Erfindung mit intern kurzgeschlossenem Datenfluss als sogenannter Encoder/
Decoder. Bei direMer Rückführung Ll NK des Datenflusses aus dem Encoder ENC zum Decoder DEC mit entspre-
5 chendem Zugriff auf die codierten Daten, erhält man quasi ein Dualport RAM gemäss Figur 3 mit internem Datenum-
wandler, wobei Daten sowohl vorwärts wie auch rückwärts gewandelt werden können zum Beispiel Skalieren <-->
Normieren oder Decodieren <--> Codieren. Die nachfolgende Code-Tabelle Tab. 1 zeigt Darstellungen für eine mög-
liche Datenumwandlung.
Figur 1 1 zeigt eine Anwendung der Erfindung mit Datenfluss für ein Mehrfach-Decoder/Encoder Programm. In
1O diesem Fall wird für die Bedienstation C_ ein 1 6-Bit Wort in Bits OO.. 1 5, Nibbles NO.. N4, Bytes BO.. B1 und wieder in
ein Wort WO ''zerlegt'' und zur Eingabe beziehungsweise Anzeige an der Ein/Ausgabeschnittstelle l/O gebracht, wobei
sämtliche Elemente als Echtzeit-Daten MEM gemäss Beschreibung für Figur 1 verwendet werden können. Ein Steu-
erSyStem C_ hat in der Regel direkten ZUgriff aUf einZelnen WOrte, ByteS Und BitS. Damit kÖnnen ZUm BeiSpiel 1 6 Bit-
Zustände oder etwa zwei Messwerte als Bytes mit einem einzigen Wort übermittelt und beidseitig beeinflusst werden.
15 Die nachfolgende Code-Tabelle Tab. 1 zeigt weitere Darstellungen für eine mögliche Datentyp-Umwandlung.
2O
25
3O
35
4O
45
5O
55 8
EPO587827B1
Tab.l Code-_abelle für Datentyp-Umwandlung_
5 _ d. t p E_C/DEC D d. _ p
-o--i-e-r--e---o-_-- <- -> -e-C-O--t-e-f--e---O-_--
Datenwo_t enthaltend aechzehn l6 einzeln anaprech-
efnzelne Bit-Zuatiinde bare Digitalelemente
1O l_ bi._ oo Code gi.t
(PICTURE)(PICTURE) OO...l5 (PICTURE)
<--------->
Bit l5..............O
15 Daten_rt enthaltend 4 ein_eln ansprech-
vier Nibbles bare Analogelemente
_3 _2 Nl _O Code Nibble
(PICTURE) NO..._3 (PICTURE)
2O <---------_
Bit ..12 ..8 ..4 ..O
Datenwort enthaltend zwei 2 einzeln an_pfech-
2, Bytes (_i_ed odef Unaigned) bare Analogelemente
Byte _igned
Code (PICTURE)
BH/Bl BL/BO BO od. Bl
(PICTURE) <
--------->
3o BL od. BH oder Unsigned
<---------> (PICTURE)
Bit 15.....8 7......O
,, Datendop_elwort enthaltend ein Einzeln an_pfech-
32-Bit Wert (_igned Long _nteger) bares Analogelement
_H M Code Long
(PICTURE) LL+LH (PICTURE)
(PICTURE) <--------->
4O 31 B.t 16 l5 . o
.... i ..... ....Bit......
Datendoppelwort enthaltend eine Einzeln anapfech-
32-Bit Gleitpunktzahl bares Analogelemeni
,, PH PL Code Ploai
(PICTURE) PL+_H (PICTURE)
(PICTURE) <--------->
31....24 23......,.Bit..........o
5O Mehrfachwori enthaltend Texi- Ei_n_eln an6p_e_h-
ZeiChen als Zahl z.B. -O.37Og6E_ ba_eg _alogeie_eni
TX Code Double pioat
(PICTURE) TX (PICTURE)
(PICTURE) <--------->
55 Figur12zeigteineAnwendungderErfindunggemässBeschreibungfürFigur11mitDatenflussfürdiedirekte
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Decodierung/Encodierung eines Nibbles (4-Bit Analogwert) zur Statusanzeige von Anlagen am Bildschirm. Dabei wird
ein Anlagezustand STATUS in Form eines Nibbles NO gemäss nachfolgender Wahrheitstabelle Tab.2 zur Anzeige
gebracht.
5 (PICTURE)
Tab.2
1O
15
2O
25 Der Anlagezustand STATUS kann zum Beispiel mit verschiedenen Farben oder Symbolen auf dem Bildschirm
animiert werden und setzt sich aus vier Bit-lnformationen OO. .O3 zusammen, wovon Bit OO gleichzeitig den Ein/Aus-
befehl ON/OFF darstellt und Bit O3 als Fehlermeldung weiter verarbeitet werden kann. Der Ein/Ausbefehl ON/OFF
kann gegebenenfalIS mit der AUTO Freigabe Bit O1 in der BedienStatiOn C_ Verriegelt Werden, daS heiSSt, eine Bedie-
nUng über die Ein/AUSgabeSChnittStelle l/O Wird nUr akZeptiert, Wenn daS SteUerSyStem C_ die entSpreChende AUTO
3o Freigabe vorgängig erteilt hat.
Der Ein/Ausgabebefehl ON/OFF wird bei erlaubter Eingabe an der Ein/Ausgabeschnittstelle l/O sowohl dem Sen-
dekanal SEND wie auch dem entsprechenden BIT OO und damit zur sofortigen STATUS Anzeige dem Nibble NO zu-
geführt. Der Bediener sieht also auf Tastendruck zum Beispiel den simulierten Status ''Start Automatik'' der, sofern das
SteUerSyStem C_ den Befehl ZUläSSt, naCh der übertragUngSZeit ZUm EChtZeit-Datenabbild Wird, Und abhängig VOm
35 weiteren Verlauf des Verarbeitungsprozesses später auf ''Läuft Automatik'' oder etwa ''Fehler Automatik Start'' wechselt
(vergleiche auch Beschreibung für Figur 6).
Patentansprü_he
4O 1 v f h b.d. k . _ D h . h . B f h_ /u__ b h . (C ) d . d
_ er a ren ZUm l Ire tlOna en atenaUStaUSC ZWISC en elner e e S- erWaC UnßSStatlOn _ Un elner O er
mehreren ZU SteUernden Einheiten (C_), WObei
a) Betriebsparameter der zu steuernden Einheiten als Echtzeit-Datenabbild (ME M) in der Befehls-/überwa-
45 ChUngSStatiOn (C_ ) dargeStellt Und
b) SteUerbefehle ZUr V_ränderUng dieSer BetriebSparameter in der BefehIS/überWaChUngSStatiOn (C_ ) einge-
geben, werden
dadur_h gekennzei_hnet, dass
5O __
c) das Echtzeit-Datenabbild (MEM) mit der Eingabe neuer Steuerbefehle in der Befehls-/Uberwachungsstation
(C_ ) abhängig VOn dieSen SteUerbefehlen Verändert Und aIS SimUlie_eS Datenabbild (Sl M) VOm EChtZeit-Da-
tenabbild dargestellt wird, und
d) die dem veränderten Echtzeit-Datenabbild (Sl M) entsprechenden Befehle von der Befehls-/überwachungs-
55 StatiOn (C_ ) an die ZU SteUernden Einheiten (C_) übermittelt Werden, WObei
e) das simulierte Datenabbild (Sl M) während der übertragung der Befehle sowie der übertragungszeit für die
Rückmeldung der veränderten Betriebsparameter für eine Zeitspanne (DELAY) erhalten bleibt und
f) die aUfgrUnd der Befehle Veränderten BetriebSparameter in die BefehIS-/überWaChUngSStatiOn (C_ ) ZUrüCk-
1 O
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gemeldet werden und
g) das Echtzeit-Datenabbild nach Ablauf der Zeitspanne (DELAY) mit den veränderten Betriebsparametern
auf den neuesten Stand gebracht wird.
5 2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadur_h gekennzei_hnet,
dass für den Bereich der Eingabe, insbesondere während der übertragungszeit, von dem Echtzeit-Datenabbild
(ME M) ein Simulierbild (Sl M) hergestellt und im simulierten Datenabbild die Veränderung zeitgleich mit der Eingabe
vorgenommen wird.
1O 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadur_h gekennzei_hnet,
daSS ZUm bidirektiOnalen DatenaUStaUSCh ZWiSChen einer BefehIS-/überWaCh UngSStatiOn (C_ ) Und einer Oder meh-
reren ZU SteUernden Einheit(en) (C_) in der BefehIS-/überWaChUngSStatiOn (C_ ) SteUerbefehle in eine erSte Ein/
15 Ausgabe-schnittstelle (l/O_ ) eingegeben und von dort an die jeweils zu steuernde(n) Einheit(en) weitergeleitet
werden und l ST-Betriebsparameter der zu steuernden Einheit(en) zu ihrer Echtzeitwiedergabe über die erste Ein/
AUSgabe-SChnittStelle (l/O_ ) an die BefehIS-/überWaChUngSStatiOn (C_ ) rüCkgemeldet Werden, WObei Unabhängig
von den l ST-Betriebsparametern eine den Steuerbefehlen gehorchende Änderung der Betriebsparameter auf ei-
nem SimUlierbild (Sl M) in der BefehIS/überWaChUngSStatiOn (C_ ) ZeitgleiCh mit der Eingabe der SteUerbefehle
2O simuliert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadur_h gekennzei_hnet,
dass die Speicheradressen für das simulierte Datenabbild (Sl M) vorzugsweise identisch sind mit den Speicher-
25 adressen für das Echtzeit-Datenabbild (MEM).
5. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadur_h gekennzei_hnet,
dass das Echtzeit-Datenabbild (ME M) aus Daten von Teilbildern und/oder mehreren Bildern besteht, wobei vor-
3O zugsweise nur die durch die Eingabe veränderten Daten im simulierten Datenabbild (Sl M) bis zur Rückmeldung
der tatsächlichen Werte fixiert sind, während alle übrigen Daten als Echtzeitdaten normal fortwährend aufgefrischt
werden, und/oder das Echtzeit-Datenabbild auch für nicht sichtbare Bilder fortwährend aufgefrischt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 ,
35 dadur_h gekennzei_hnet,
dass die Sende- und Empfangskanäle (SEND, RECVE) über den gleichen Pfad geführt werden und die Speicher-
adreSSen der EChtZeit-Daten im empfangenden SteUerSyStem (C_) für Sende- Und EmpfangSinfOrmatiOn VOrZUgS-
weise identisch sind.
4O 7. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadur_h gekennzei_hnet,
dass im übertragungspfad sendeseitig (SEN D) ein Multiplexerprogramm (MUX) zur Vielfach-Adressierung einge-
baut wird, und vorzugsweise im übertragungspfad empfangsseitig (RECVE) ein Decoder- (DEC) beziehungsweise
senderseitig ein Encoderprogramm (E NC) zur Datentyp-Umwandlung oder Skalierung eingebaut wird, wobei be-
45 sonders bevorzugt ein meh_ach-Decoder/Encoder Programm mit Ein/Ausgabeschnittstellen für mehrere Ebenen
eingebaut ist.
8_ V_rriChtUng ZUm bidirektiOnalen DatenaUStaUSCh ZWiSChen einer BefehIS-/überWaChUngSStatiOn (C_ ) Und einer
Oder mehreren ZU SteUernden Einheiten (C_),
5O a) zur Darstellung von Betriebsparametern dieser Einheiten als Echtzeit -Datenabbild (ME M) in der Befehls-/
überWaChUngSStatiOn (C_ ) Und
b) zur Eingabe von Steuerbefehlen zur Veränderung dieser Betriebsparameter in der Befehls-/überwachungs-
StatiOn (C_ ),
55 dadur_h gekennzei_hnet, dass
c) das Echtzeit Datenabbild (ME M) mit der Eingabe neuer Steuerbefehle in die Befehls-/überwachungsstation
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abhängig von diesen Steuerbefehlen veränderbar und als simuliertes Datenabbild (Sl M) vom Echtzeit-Daten-
abbild rstellbar ist, wobei
d) die dem veränderten Echtzeit-Datenabbild (Sl M) entsprechenden Befehle an die zu steuernden Einheiten
(C_) übermittelbar Sind, dera_, daSS
5 e) das simulierte Datenabbild (Sl M) während der übertragungszeit für die Rückmeldung der veränderten Be-
triebsparameter für eine Zeitspanne (DELAY) erhalten bleibt, wobei
f) die, aUfgrUnd der Befehle Verände_en BetriebSparamter in die BefehIS -/überWaChUngSStatiOn (C_ ) ZUrüCk-
gemeldet werden und
g) das Echtzeit-Datenabbild nach Ablauf der Zeitspanne (DELAY) mit den veränderten Betriebsparametern
1O auf den neuesten Stand bringbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadur_h gekennzei_hnet,
dass für den Bereich der Eingabeeinrichtung, insbesondere während der übertragungszeit von dem Echtzeit-
15 Datenabbild (MEM) mittels eines Software-Programmes ein Simulierbild (Sl M) herstellbar und im simulierten Da-
tenabbild die Veränderung zeitgleich mit der Eingabe vornehmbar ist.
1 O. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
gekennzei_hnet durch die folgenden Merkmale_.
2O dass einer ersten Ein/Ausgabe-schnittstelle (l/O_ ) und einer Datenübertragungseinrichtung (SW; COM), die zur
AUfnahme VOn SteUerbefehlen aUS der BefehIS-/überWaChUngSStatiOn (C_ ) Und deren WeiterleitUng an die _eWeiIS
ZU SteUernde(n) Einheit(en) (C_) Und ZUr EChtZeit-RüCkmeldUng der IST-BetriebSparameter der ZU SteUernden
Einheit(en) an die BefehIS-/überWaChUngSStatiOn (C_ ) aUSgelegt Sind, ferner SimUliermittel, die - Unabhängig VOn
den IST-Betriebsparametern - eine den Steuerbefehlen gehorchende Änderung der Betriebsparameter auf einem
25 simulierten Datenabbild (Sl M) in der Befehls-/überwachungsstation (C_ ) zeitgleich mit den Eingaben der Steuer-
befehle simulieren.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 O,
dadur_h gekennzei_hnet,
3O dass die Eingabeeinrichtung (MEM) eine Tastatur und/oder eine sogenannte Pointing Device zur Veränderung
des Echtzeit-Datenabbildes (MEM) aufweist und für die Darstellung des Echtzeit-Datenabbildes ein Bildschirm
verwendet wird.
1 2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 ,
35 dadur_h gekennzei_hnet,
dass ein Echtzeit-Datenabbild (MEM) für den Bereich der Haustechnik oder für eine Industrieanlage mit Echtzeit-
Daten von/für Maschinen, Anlagen, Motoren und Ventilen sowie Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen darstellbar
ist.
4O Claims
1 _ PrOCeSS fOr bi-direCtiOnal data eXChange betWeen a COmmand/mOnitOring StatiOn (C_ ) and One Or mOre UnitS tO be
COntrOlled (C_), Wherein
45 a) operating parameters of the units to be controlled are portrayed as a real-time data image (MEM) in the
COmmand/mOnitOring StatiOn (C_ ) and
b) control commands for changing these operating parameters are input in the command/monitoring station
5O (C_ ),
characterised in that
c) the real-time data image (MEM) is changed with the inputting of new control commands in the command/
55 monitoring station (C_ ) as a function of these control commands and is portrayed as a simulated data image
(Sl M) of the real-time data image,
d) the commands corresponding to the changed real-time data image (Sl M) are transmitted from the command/
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mOnitOring StatiOn (C_) tO the UnitS (C_) tO be COntrOlled, Wherein
e) the simulated data image (SIM) is retained for a time period (DELAY) during the transmission of the com-
mands and the transmission time for the feedback of the changed operating parameters and
5 f) the operating parameters changed on the basis of the commands are fed back into the command/monitoring
StatiOn (C_ ) and
g) the real-time data image is brought to the latest status after expiy of the time period (DELAY) with the
1O changed operating parameters.
2. Process according to claim 1 , characterised in that, for the region of the input, in particular during the transmission
time, a simulated image (Sl M) is produced by the real-time data image (MEM) and the change is made simulta-
neously with the input in the simulated data image.
15 3. Process according to claim 1 or 2, characterised in that, for bi-directional data exchange between a command/
mOnitOring StatiOn (C_) and One Or mOre UnitS (C_) tO be COntrOlled in the COmmand/mOnitOring StatiOn (C_), COntrOl
COmmandS are inpUt intO a firSt inpUt/OUtpUt interfaCe (l/O_ ) and are COnVeyed frOm there tO the reSpeCtiVe Unit(S)
to be controlled and actual operating parameters of the unit(s) to be controlled are fed back for their real-time
2O reproduction via the first inpuUoutput interface (l/O_) to the command/monitoring station (C_), wherein a change
in the operating parameters obeying the control commands is simulated on a simulated image (Sl M) in the com-
mand/mOnitOring StatiOn (C_) SimUltaneOUSly With the inpUtting Of the COntrOl COmmandS, independently Of the
actual operating parameters.
25 4. Process according to one of claims 1 to 3, characterised in that the memoy addresses for the simulated data
image (Sl M) are preferably identical to the memory addresses for the real-time data image (MEM).
5. Process according to claim 1 , characterised in that the real-time data image (MEM) consists of data of partial
images and/or several images, wherein only the data changed by the input are preferably fixed in the simulated
3O data image (Sl M) until the actual values are fed back whereas all other data is continuously refreshed normally
as real-time data and/or the real-time data image is also continuously refreshed for invisible images.
6. Process according to claim 1 , characterised in that the send and receive channels (SEND, RECVE) are guided
via the same path and the memoy addresses of the real-time data are preferably identical in the receiving control
35 system (C_) for send and receive information.
7. Process according to claim 1 , characterised in that a multiplexer program (MUX) for multiple addressing is incor-
porated in the transmission path on the send side (SEND) and a decoder (DEC) program is preferably incorporated
in the transmission path on the receive side (RECVE) and an encoder program (ENC) on the send side for mod-
4O ification or scaling of data type, a multiple decoder/encoder program with inpuUoutput interfaces particularly pref-
erably being incorporated for several planes.
8_ ApparatUS fOr bi-direCtiOnal data eXChange betWeen a COmmand/mOnitOring StatiOn (C_ ) and One Or mOre UnitS
(C_) tO be COntrOlled,
45 a) for portraying operating parameters of these units as a real-time data image (MEM) in the command/mon-
itOring StatiOn (C_ ) and
b) for inputting control commands for changing these operating parameters in the command/monitoring station
5O (C_),
characterised in that
c) the real-time data image (MEM) can be changed with the inputting of new control commands into the com-
55 mand/monitoring station as a function of these control commands and can be po_rayed as a simulated data
image (SIM) of the real-time data image, wherein
d) the commands corresponding to the changed real-time data image (Sl M) can be transmitted to the units
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(C_) tO be COntrOlled in SUCh a Way that
e) the simulated data image (Sl M) is retained for a time period (DE LAY) during the transmission time for the
feedback of the changed operating parameters, wherein
5 f) the operating parameters changed on the basis of the commands are fed back into the command/monitoring
StatiOn (C_ ) and
g) the real-time data image can be brought to the latest status after expiy of the time period (DELAY) with the
1O changed operating parameters.
9. Apparatus according to claim 8, characterised in that a simulation image (Sl M) can be produced by means of a
software program for the region of the input device, in particular during the transmission time of the real-time data
image (MEM) and the change can be carried out simultaneously with inputting in the simulated data image.
15 1 O. Apparatus according to claim 8 or 9, characterised by the following features_.
that a firSt inpUUOUtpUt interfaCe (l/O_ ) and a data tranSmiSSiOn deViCe (SW; COM) WhiCh are deSigned fOr piCking
Up COntrOl COmmandS frOm the COmmand/mOnitOring StatiOn (C_ ) and tO COnVey them tO the reSpeCtiVe Unit(S) tO
be COntrOlled (C_) and fOr real-time feedbaCk Of the aCtUal Operating parameterS Of the Unit(S) tO be COntrOlled tO
2O the command/monitoring station (C_ ), also simulation means which simulate a change in the operating parameters
obeying the control commands - independently of the actual operating parameters - on a simulated data image
(Sl M) in the COmmand/mOnitOring StatiOn (C_ ) SimUltaneOUSly With the inpUtting Of the COntrOl COmmandS.
1 1 . Apparatus according to one of claims 8 to 1 O, characterised in that the input device (MEM) has a keyboard and/
25 or a so-called pointing device for changing the real-time data image (MEM) and a video screen is used for portraying
the real-time data image.
1 2. Apparatus according to one of claims 8 to 1 1 , characterised in that a real-time data image (ME M) can be portrayed
for the field of domestic technology or for an industrial installation with real-time data of/for machines, installations,
3O engines and valves as well as measuring, control and adjusting devices.
Revendi_ations
35 1 . Procédé pour l'échange bidirectionnel de données entre une station d'instruction/contrôle (C1 ) et une ou plusieurs
unités (C2) à commander
a) les paramètres de service des unités à commander étant représentés sous la forme d'image des données
en temps réel (MEM) dans la station d'instruction/contrôle (C1 ) et
4O b) les instructions de commande pour la modification de ces paramètres de service étant entrées dans la
station d'instruction/contrôle (C1 ),
caractérisé en ce que
45 c) l'image des données en temps réel (ME M) varie avec l'entrée de nouvelles instructions de commande dans
Ia station d'instruction/contrôle (C1 ) en fonction de ces instructions de commande et est représentée comme
une image des données simulée (Sl M) de l'image des données en temps réel, et
d) les instructions correspondant à l'image des données en temps réel (Sl M) modifiée sont transmises de la
station d'instruction/contrôle (C1 ) aux unités (C2) à commander,
5O e) l'image des données simulée (Sl M) étant conservée pour un laps de temps (DELAY) pendant la transmission
des instructions et la durée du transfert pour le retour des paramètres de service modifiés et
f) les paramètres de service modifiés à la suite des instructions étant retournés à la station d'instruction/contrôle
(C1 ) et
g) l'image des données en temps réel étant actualisée après l'expiration du laps de temps (DELAY) avec les
55 paramètres de service modifiés.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on établit une image de simulation (Sl M) pour la plage de
l'entrée, en particulier pendant le temps de transmission, à partir de l'image des données en temps réel (MEM) et
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qu'on procède à la modification dans l'image des données simulée (Sl M) en même temps que l'introduction.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour l'échange bidirectionnel de données entre une
station d'instruction/contrôle (C1 ) et une ou plusieurs unités (C2) à commander, des instructions de commande
5 sont entrées à la station d'instruction/contrôle (C1 ) dans une première interface d'entrée/sortie (l/O1 ) et sont trans-
mises de là à (aux) l'unité (unités) à commander et les paramètres de service réels de l'unité (des unités) à com-
mander sont retournés pour leur restitution en temps réel par la première interface d'entrée/sortie (l/O1 ) à la station
d'instruction/contrôle (C1 ), une modification des paramètres de service obéissant aux instructions de commande
étant simulée sur une image de simulation (Sl M) dans la station d'instruction/contrôle (C1 ) en même temps que
1O l'entrée des instructions de commande indépendamment des paramètres de service réels.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les adresses de mémoire pour
l'image des données simulée (Sl M) sont de préférence identiques aux adresses de mémoire pour l'image des
données en temps réel (MEM).
15 5. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'image des données en temps réel (MEM) se compose
de données d'images partielles et/ou de plusieurs images, de préférence seules les données modifiées par l'in-
troduction étant fixées de préférence jusqu'au retour des valeurs réelles, tandis que toutes les autres données
sont rafraîchies normalement en permanence sous laforme des données en temps réel, et/ou l'image des données
2O en temps réel étant rafraîchie en permanence également pour des images non visibles.
6. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les canaux d'émission et de réception (SEND, RECVE)
sont guidés par le même chemin et les adresses de mémoire des données en temps réel dans le système de
commande de réception (C2) sont de préférence identiques pour l'information reçue et l'information envoyée.
25 7. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'un programme de multiplexeur (MUX) pour l'adressage
multiple est monté dans le chemin de transmission côté émission (SEND) et que, de préférence dans le chemin
de transmission, un programme de décodeur (DEC) est monté côté réception (RECVE) et un programme d'enco-
deur (ENC) côté émetteur pour la conversion du type de données ou le cadrage, un programme de décodeur/
3O encodeur multiple étant monté en particulier de préférence avec des unités d'entrée/sortie pour plusieurs niveaux.
8. Dispositif pour l'échange bidirectionnel de données entre une station d'instruction/contrôle (C1 ) et une ou plusieurs
unités (C2) à commander
35 a) pour l'affichage de paramètres de service de ces unités en tant qu'image des données en temps réel (MEM)
dans la station d'instruction/contrôle (C1 ) et
b) pour l'entrée d'instructions de service pour la modification de ces paramètres de service dans la station
d'instruction/contrôle (C1 ),
4O caractérisé en ce que
c) l'image des données en temps réel (MEM) peut être modifiée avec l'entrée de nouvelles instructions de
commande dans la station d'instruction/contrôle en fonction de ces instructions de commande et peut être
représentée comme une image des données simulée (Sl M) à partir de l'image des données en temps réel,
45 d) les instructions correspondant à l'image des données en temps réel (Sl M) modifiée pouvant être transmises
aux unités (C2) à commander, de telle façon que
e) l'image des données simulée (SIM) soit conservée pour un laps de temps (DELAY) pendant la transmission
pour le retour des paramètres de service modifiés,
f) les paramètres de service modifiés en raison des instructions étant retoumés à la station d'instruction/con-
5O trôle (C1 ) et
g) l'image des données en temps réel étant actualisée après l'expiration du laps de temps (DELAY) avec les
paramètres de service modifiés.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une image de simulation (SIM) peut être établie pour la
55 plage de l'appareil d'entrée, en particulier pendant le temps de transmission, à pa_ir de l'image des données en
temps réel (MEM) au moyen d'un logiciel et la modification peut être effectuée dans l'image de donnés simulée
en même temps que l'entrée. 15
EP O 587 827 B1
1 O. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par les caractéristiques suivantes, en ce qu'il comprend une
première interface d'entrée/sortie (l/O1 ) et un appareil de transmission de données (SW; COM) qui sont conçus
pour recevoir des instructions de commande de la station d'instruction/contrôle (C1 ) et les transmettre à (aux)
l'unité (unités) (C2) à commander respectivement et pour le retour en temps réel des paramètres de service effectifs
5 de l'unité (des unités) à commander à la station d'instruction/contrôle (C1 ), également des moyens de simulation
qui simulent, indépendamment des paramètres de service effectifs, une modification des paramètres de service
obéissant aux instructions de commande sur une image des données (SIM) simulée dans la station d'instruction/
contrôle (C1 ) en même temps que les entrées des instructions de commande.
1O 11 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 1 O, caractérisé en ce que appareil d'entrée (MEM) pré-
sente un clavier et/ou un Pointing Device (appareil de pointage) pour la modification de l'image des données en
temps réel (MEM) et un écran est utilisé pour la représentation de l'images des données en temps réel.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 , caractérisé en ce qu'une image des données en temps
15 réel (MEM) peut être représentée pour le secteur de la technique domestique et pour une installation industrielle
avec des données en temps réel de/pour machines, appareils, moteurs et vannes ainsi que appareils de mesurage
et de contrôle.
2O
25
3O
35
4O
45
5O
55 16
__ __
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p(PICTURE)
_g._ _tg.2 PA_T
Ilo
17
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P_g._
8) _r/o_ b3 _IlO_ _) _IlO_
C(PICTURE) _(PICTURE) (PICTURE)
-(PICTURE) -v- -
h(PICTURE)_v- -(PICTURE) -V-
- _- - - _ - - _- -
_2 ------ _E__ ------_ -_ Time
P_g.f
a3 _I/o_ (PICTURE)
b) IlO c) _I/O_
C(PICTURE) (PICTURE)
-(PICTURE) -V- - - -(PICTURE) -V-
- _- - - - - _- -
C2 ------ D___ ------_ -_ _i_e
P_g.6
a3 _IlO_ b3 _IlO_ c) _I/O_ d) _IlO_
C(PICTURE)
_(PICTURE) (PICTURE) (PICTURE)
- - -h(PICTURE)jV- -(PICTURE) -V- -(PICTURE) -V-
- - - _ - - _- - - _- -
.C2 ---- D___ ----_ -_ _i_e
18
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Ptg.7
(PICTURE)
_IJo_ .J _rlo_ ._ . _rlo_
_ v
IJO
Ptg.9 . p_g._o
_I/O_ (PICTURE)
r/o
(PICTURE)
C
D _
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19
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P_g___
(PICTURE)c_ _ _ C_ _-------------- _X -------------_
2O
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Ftg._3 Ini_t
(PICTURE)
I/O v Cl
_ v
Ilo 21
(PICTURE)
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' _/o
22
(PICTURE)
EPO587827B1
_/O (PICTURE)
_Jo
23