BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Datensystem für die Überwachung und/oder Steuerung von Prozessen, mit einem Prozessorsystem, mit mindestens einem mobilen Datenträger und mit mindestens einem als Bindeglied zwischen dem Prozessorsystem und dem mindestens einen Datenträger wirkenden Interface.
Derartige Datensysteme werden heute vielfach verwendet, beispielsweise für Zutrittskontrolle, Personenerfassung, Zeiterfassung, Gebührenabrechnung und für die Steuerung und/oder Überwachung verschiedenster Prozesse auf vielen Gebieten der Technik, so insbesondere auch von Prozessen im Rahmen der industriellen Herstellung von Textilprodukten. Dabei werden als Datenträger Schlüssel, Maguetkarten oder sogenannte Chip Karten verwendet, wobei deren Anwendungsbereich von der einfachen Zutrittsberechtigung bei einem Schlüssel bis zum Datenaustausch zwischen Datenträger und Prozessorsystem bei den Chip-Karten reicht.
Wenn nun ein derartiges Sytem in der Textilindustrie verwendet werden soll, dann muss der Datenträger äusserst robust und immun gegen Störungseinflüsse durch Staub, Schmutz, Nässe, Temperaturschwankungen, sowie durch die üblichen Reinigungs- und Lösungsmittel sein. Ausserdem soll er einfach zu handhaben sein und eine handliche Grösse aufweisen.
Es liegt auf der Hand, dass diese Anforderungen am besten von einem einfachen Schlüssel erfüllt würden, der jedoch den Nachteil aufweist, dass keinerlei Datenaustausch mit dem Prozessorsystem möglich ist. Verwendet man anderseits Magnetkarten oder Chip-Karten, dann ist zwar ein Datenaustausch möglich, aber nur unter Inkaufnahme einer verstärkten Anfälligkeit gegenüber den genannten Störungen.
Durch die Erfindung soll nun ein Datensystem geschaffen werden, dessen Datenträger einerseits einen Datenaustausch ermöglicht, und zwar in einem möglichst weiten Rahmen mit der vorzugsweisen Möglichkeit der Programmierbarkeit des Datenträgers, und der anderseits auch unter erschwerten Umweltbedingungen, wie sie beispielsweise in einem Produktionsbetrieb gegeben sind störungssicher und zuverlässig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass: a) der Datenträger steckerartig ausgebildet ist und ein Gehäuse sowie eine in diesem angeordnete Schaltung aufweist; b) das Interface zum Einschieben des Datenträgers ausgebildet ist und entsprechende Mittel für den Datenaustausch zwischen Datenträger und Prozessorsystem aufweist; und c) der Datenträger via Interface mit Betriebs energie versorgt wird, wobei sowohl die Energieversorgung des Datenträgers als auch der genannte Datenaustausch kontaktlos erfolgt.
Kontaktlos bedeutet in diesem Zusammenhang beispielsweise induktiv, so dass auf alle elektrischen Kontaktflächen oder -punkte verzichtet werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit und die Robustheit des Datenträgers schlagartig erhöht wird und die genannten Störungseinflüsse ausgeschaltet werden. Ein weiterer Vorteil ist die Energieversorgung über das Interface, wodurch auf eine Batterie im Dätenträger verzichtet werden kann.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung ist der Datenträger in Form eines flachen prismatischen Körpers ausgebildet, dessen Fläche etwas derjenigen einer üblichen Kreditkarte entspricht, wobei die Schaltung in das Gehäuse eingebettet und von diesem allseitig umschlossen ist.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Datenträgers abgestuft und dass das Interface mit einem Schlitz versehen ist, dessen Querschnitt an denjenigen des abgestuften Gehäuseteils mit der kleineren Dicke angepasst ist.
Der Datenträger ist also somit ein allseitig geschlossener prismatischer Körper von der Form eines dünnen Schächtelchens oder einer Kreditkarte von einigen Millimetern Dicke, der wegen der Abstufung seines Gehäuses nur mit einer seiner Stirnflächen in das Interface geschoben werden kann. Der Da tenträger ist absolut unempfindlich gegen Umwelteinflüsse wie Staub, Nässe, Temperaturschwankungen und Reinigungs- oder Lösungsmittel und kann in seiner Robustheit durchaus mit einem Schlüssel verglichen werden.
Das Erfindungsgemässe System ist nicht nur für die Überwachung und/oder Steuerung von Prozessen Produktionsbetrieben einsetzbar, sondern kann auch auf vielen weiteren Gebieten eingesetzt werden.
Derartige Gebiete sind beispielsweise: ¯Zutrittskontrolle: Wegen der Unempfindlichkeit gegen über Umgebungseinflüssen ist auch ein Einsatz im Freien möglich. Da garantiert keine Funken auftreten, kann das System sogar in explosionsgefährdeten Gebieten (beispielsweise Bergwerke, Raffinerien, Bohrinseln) verwendet werden.
- Personal- und/oder Zeiterfassung: Ausbildung als Personalausweis, eventuell gekoppelt mit Arbeitszeiterfassung (gleitende Arbeitszeit).
¯Ereigniszähler: Kopierautomaten ¯Gebührenabrechnung: Beispielsweise an Tankstellen, Getränkeautomaten, Waschmaschinen und in Kantinen.
¯Programmspeicher für jegliche Art von Steuerung (beispielsweise Musterspeicher).
- Kommunikations-Schnittstelle für mobiles Terminal.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemässen Datenträgers und eines zugehörigen Interface,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Datenträger bei abgenommenem Oberteil im Massstab von etwa 1,5:1; und
Fig. 3 eine schematische Perspektivdarstellung einer Anordnung für Prozesssteuerung/Prozessüberwachung in einem Pro duktionsbetrieb.
Fig. 1 zeigt die beiden Hauptkomponenten eines erfindungsgemässen Datensystems, und zwar einen mobilen Datenträger 1 und das zugehörige Interface 2, welches das Bindeglied zwischen den Datenträger 1 und einem nicht dargestellten Prozessorsystem bildet. Letzteres ist durch eine das Interface 2 tragende Platte 3 symbolisiert, welche beispielsweise die Gehäusefrontplatte eines Steuergeräts des Prozessorsystems bildet.
Der Datenträger 1 hat eine flache Form mit den ungefähren Abmessungen 64 x 45 x 9 mm und weist ein zweiteiliges Gehäuse auf, wobei in den einen Gehäuseteil 1' eine elektronische Schaltung eingesetzt und der andere Teil 1'' als Deckel ausgebildet ist. Die beiden Gehäuseteile 1' und 1'' sind längs ihrer Trennkante 4 in geeigneter Form miteinander verbunden, vorzugsweise mit Ultraschall verschweisst. Als Gehäusematerial wird Kunststoff verwendet.
Der Datenträger list abgestuft ausgebildet, wobei der dünnere Teil zum Einschieben in das Interface 2 vorgesehen ist.
Dementsprechend enthält das letztere einen Schlitz 5 für die Aufnahme des Datenträgers 1, wobei die Schlitzbreite an die Dicke des dünneren Teils des Datenträgers 1 angepasst ist. Dessen dickerer Teil dient als Griffteil beim Einschieben in das Interface 2 und beim Herausziehen aus diesem und weist eine grifffreundliche Oberfläche auf. Vorzugsweise ist diese Oberfläche aufgerauht, geriffelt oder gerippt. Ausserdem weist der Datenträger 1 an seinem Griffteil eine Bohrung B für ein Befesti- gungsmittel, wie beispielsweise eine Kette oder eine Schnur, auf.
Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, enthält der Gehäuseteil 1' eine Printplatte 6 mit der erforderlichen elektronischen Schaltung.
Die Printplatte 6 ist mittels eines vom Boden des Gehauseteils 1' nach oben ragenden Bolzens 7 im Gehäuse zentriert. Im Bereich der beiden vorderen Ecken des dünneren Teils des Datenträgers 1 sind jeweils mehrere Zentrier- und Befestigungsstege angeordnet: Je ein Steg 8 mit kreuzförmigem Querschnit zum Aufstecken einer Spule Sl oder S2, je ein Steg 9 zur Sicherung dieser Spulen gegen Verdrehung, je ein L-förmiger Steg 10 zur Halterung und Zentrierung der Printplatte 6, und je ein Steg 11 zur Halterung eines streifenförmigen Eisenplättchens 12, welches zwischen diesen Stegen und der Stirnwand des Datenträgers 1 eingeklemmt ist.
Sämtliche im Gehäuseteil 1' enthaltenen Teile, also die Printplatte 6, die beiden Spulen Sl und S2 und das Eisenplättchen 12 sind mit einem Kunstharz in den Gehäuseteil 1' eingegossen. Dies bedeutet nicht nur deren Fixierung und Sicherung gegen Verrutschen, sondern ergibt auch einen nicht unerheblichen Schutz gegen Stosseinwirkung.
Die Printplatte 6 enthält die erforderlichen elektronischen Bausteine, darunter insbesondere einen Speicherteil mit mehreren Speichern, welche in EEPROM-Technologie ausgeführt, also nicht-flüchtig sind. In diesen Speichern, die je nach Speichergrösse aus einer oder mehreren integrierten Schaltungen gebildet sind, sind unter anderem die Parameter des Datenträgers 1 gespeichert, von denen ein Teil zu dessen interner Organisation (Definition der verschiedenen möglichen Zugriffsrechte zu den Daten) dient.
Die Speicher enthalten ausserdem schreib- und/oder lesegeschützte Register für den Systemhersteller beziehungsweise fur den Systembenutzer und freie Register für die Aufnahme weiterer Daten.
Der Datenaustausch erfolgt über die beiden Spulen Sl und S2, die um 1800 gegengepolt in den Gehäuseteil 1' eingesetzt sind, und von denen die eine als Datenkanal und die andere als Steuerkanal dient. Die Spulen S1 und S2 dienen ausserdem zur Energieversorgung der Elektronik, so dass der Datenträger 1 keine Batterien benötigt.
Das Interface 2 (Fig. 1) enthält im Bereich des Aufnahmeschlitzes 5 für den Datenträger 1 zwei mit den Spulen Sl und S2 fluchtende gleichartige Spulen, die so angesteuert sind, dass es für den Datenaustausch belanglos ist, welche der Spulen Sl und S2 mit welcher Spule des Interface 2 in Verbindung steht. Somit braucht nicht darauf geachtet zu werden, in welcher Drehstellung der Datenträger 1 in das Interface gesteckt wird. Die Spulen des Interface 2 sind mit Impulspaketen verschiedener Frequenz und Phasenlage angesteuert und es wird bei eingestecktem Datenträger 1 dauernd über einen Kanal gesendet, so dass ständig eine Energieübertragung stattfindet.
Die Ansteuerung erfolgt über einen am Interface 2 angeordneten IC, von dessen durch einen Stecker 13 symbolisiertem Ausgang ein Kabel zu einer geeigneten Schnittstelle geführt ist.
Das Interface 2 enthält ausserdem im Grund des Schlitzes 5 einen Magneten, welcher infolge seiner Krafteinwirkung auf das Eisenplättchen 12 im Datenträger 1 den letzteren im Schlitz 5 hält, wodurch der Datenträger 1 auch bei schräg nach vorne geneigter Montage des Interface 2 in diesem sicher gehalten ist.
Schliesslich weist das Interface 2 an seiner Frontseite noch zwei Signallämpchen 14, vorzugsweise leuchtdioden, auf, welche in verschiedenen Farben leuchten und die beiden Betriebszustände Datenträger erkannt und Datenaustausch findet statt anzeigen. Selbstverständlich darf beim letzteren Betriebszustand der Datenträger 1 nicht aus dem Interface 2 herausgezogen werden. Mit dem Bezugszeichen 15 ist in Fig. 1 ein Klemmorgan bezeichnet, durch dessen Klemmwirkung das Interface 2 in der Frontplatte 3 gehalten ist.
Fig. 3 zeigt eine in der Praxis verwendete Anordnung für Prozesssteuerung/Prozessüberwachung in einem Produktionsbetrieb. Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einem Datensystem für einen Textilbetrieb; derartige Datensysteme werden beispielsweise von der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung unter der Bezeichung USTER MILLDATA, USTER ROTORDATA, USTER CONEDATA (USTER, USTER RO TORDATA und USTER CONEDATA sind eingetragene Warenzeichen der Zellweger Uster AG) weltweit vertrieben. Dar steflungsgemäss ist eine Maschinenstation oder ein Steuergerät MS an einen Datenbus für die Maschinendaten, den sogenann ten TEXBUS, zwischen den einzelnen Maschinen und einer Zentraleinheit angeschlossen.
Das Gerät MS enthält ein Interface 2 und ist ausserdem mit einem sogenannten KEY-BUS verbunden, an den eine Reihe von Interfaces 2 angeschlossen ist.
Wie der Figur zu entnehmen ist, werden auch Datenträger 1 verwendet, die ihrerseits an ein Terminal T angeschlossen sind.
Dies erlaubt Eingriffe in das System mit dem Terminal T über den Datenträger 1. In diesem Fall kann der Speicherteil vom Datenträger 1 in das Terminal T verlegt sein.
Neben dem dargestellten Gerät MS sind auch noch ähnliche Geräte in Verwendung, die eine zusätzliche Tastatur aufweisen und beispielsweise zum Umprogrammieren von Datenträgern 1 und für Eingabe und Abruf von Informationen verwendet werden. Da eine derartige Tastatur aber einerseits einen Kostenfaktor darstellt und anderseits zum Drücken von Tasten verleitet, empfhielt es sich, die Anzahl derartiger Stationen mit Tastatur gering zu halten und dafür befugtes Personal, wie beispielsweise Serviceleute, mit einem an ein Terminal T angeschlossenen Datenträger 1 auszurüsten.
DESCRIPTION
The invention relates to a data system for monitoring and / or controlling processes, with a processor system, with at least one mobile data carrier and with at least one interface acting as a link between the processor system and the at least one data carrier.
Such data systems are widely used today, for example for access control, people registration, time registration, billing and for the control and / or monitoring of various processes in many fields of technology, in particular also in the context of the industrial production of textile products. Keys, magnetic cards or so-called chip cards are used as data carriers, their areas of application ranging from simple access authorization for a key to data exchange between data carriers and processor systems for chip cards.
If such a system is now to be used in the textile industry, then the data carrier must be extremely robust and immune to interference from dust, dirt, moisture, temperature fluctuations and the usual cleaning agents and solvents. In addition, it should be easy to handle and have a handy size.
It is obvious that these requirements would best be met by a simple key, but with the disadvantage that no data exchange with the processor system is possible. On the other hand, if magnetic cards or chip cards are used, then data exchange is possible, but only if an increased susceptibility to the mentioned disturbances is accepted.
The invention is now intended to create a data system whose data carrier enables data exchange on the one hand, and as far as possible with the preferred possibility of programmability of the data carrier, and on the other hand also failsafe under difficult environmental conditions, such as are present in a production plant and can be used reliably.
According to the invention, this object is achieved in that: a) the data carrier is designed like a plug and has a housing and a circuit arranged in it; b) the interface is designed to insert the data carrier and has appropriate means for data exchange between data carrier and processor system; and c) the data carrier is supplied with operating energy via an interface, both the energy supply of the data carrier and the aforementioned data exchange taking place without contact.
In this context, contactless means, for example, inductive, so that all electrical contact surfaces or points can be dispensed with, as a result of which the reliability and robustness of the data carrier is suddenly increased and the interference effects mentioned are eliminated. Another advantage is the energy supply via the interface, which means that there is no need for a battery in the data carrier.
According to a preferred development, the data carrier is designed in the form of a flat prismatic body, the area of which corresponds somewhat to that of a conventional credit card, the circuit being embedded in the housing and enclosed on all sides by it.
A further preferred development is characterized in that the housing of the data carrier is graduated and that the interface is provided with a slot, the cross section of which is adapted to that of the graduated housing part with the smaller thickness.
The data carrier is thus a prismatic body which is closed on all sides and has the shape of a thin box or a credit card a few millimeters thick, which, because of the gradation of its housing, can only be pushed into the interface with one of its end faces. The data carrier is absolutely insensitive to environmental influences such as dust, moisture, temperature fluctuations and cleaning agents or solvents, and its robustness can certainly be compared to a key.
The system according to the invention can not only be used for monitoring and / or controlling processes in production plants, but can also be used in many other fields.
Such areas are, for example: ¯ Access control: Because of its insensitivity to environmental influences, it can also be used outdoors. Since no sparks are guaranteed, the system can even be used in potentially explosive areas (e.g. mines, refineries, oil rigs).
- Personal and / or time recording: Training as an identity card, possibly coupled with working time recording (flexible working time).
¯Event counter: automatic copiers ¯ Fee accounting: For example at petrol stations, drinks machines, washing machines and in canteens.
¯ Program memory for all types of control (e.g. sample memory).
- Communication interface for a mobile terminal.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and the drawings; it shows:
1 is a schematic perspective view of a data carrier according to the invention and an associated interface,
2 shows a plan view of a data carrier with the upper part removed on a scale of approximately 1.5: 1; and
Fig. 3 is a schematic perspective view of an arrangement for process control / process monitoring in a pro production operation.
1 shows the two main components of a data system according to the invention, namely a mobile data carrier 1 and the associated interface 2, which forms the link between the data carrier 1 and a processor system (not shown). The latter is symbolized by a plate 3 which supports the interface 2 and which, for example, forms the housing front plate of a control unit of the processor system.
The data carrier 1 has a flat shape with the approximate dimensions 64 x 45 x 9 mm and has a two-part housing, an electronic circuit being used in one housing part 1 'and the other part 1' 'being designed as a cover. The two housing parts 1 ′ and 1 ″ are connected to one another in a suitable form along their separating edge 4, preferably welded with ultrasound. Plastic is used as the housing material.
The data carrier is of graduated design, the thinner part being provided for insertion into the interface 2.
Accordingly, the latter contains a slot 5 for receiving the data carrier 1, the slot width being adapted to the thickness of the thinner part of the data carrier 1. Its thicker part serves as a grip part when inserted into and pulled out of the interface 2 and has a surface that is easy to grip. This surface is preferably roughened, corrugated or ribbed. In addition, the data carrier 1 has on its grip part a hole B for a fastening means, such as a chain or a cord.
As can be seen in FIG. 2, the housing part 1 'contains a printed circuit board 6 with the required electronic circuit.
The printed circuit board 6 is centered in the housing by means of a bolt 7 which projects upwards from the bottom of the housing part 1 '. In the area of the two front corners of the thinner part of the data carrier 1, several centering and fastening webs are arranged: a web 8 with a cross-shaped cross section for attaching a coil S1 or S2, a web 9 for securing these coils against rotation, an L each -shaped web 10 for holding and centering the printed circuit board 6, and one web 11 each for holding a strip-shaped iron plate 12 which is clamped between these webs and the end wall of the data carrier 1.
All parts contained in the housing part 1 ', that is to say the printed circuit board 6, the two coils S1 and S2 and the iron plate 12, are cast into the housing part 1' with a synthetic resin. This not only means that they are fixed and secured against slipping, but also provides a not inconsiderable protection against impact.
The printed circuit board 6 contains the necessary electronic components, including in particular a memory section with several memories, which are implemented in EEPROM technology, ie are non-volatile. In these memories, which, depending on the memory size, are formed from one or more integrated circuits, the parameters of the data carrier 1, among other things, are stored, part of which serves for its internal organization (definition of the various possible access rights to the data).
The memories also contain read and / or read-protected registers for the system manufacturer or for the system user and free registers for the recording of further data.
The data exchange takes place via the two coils S1 and S2, which are inserted with opposite polarity around 1800 in the housing part 1 ', and one of which serves as a data channel and the other as a control channel. The coils S1 and S2 also serve to supply energy to the electronics, so that the data carrier 1 does not require any batteries.
The interface 2 (FIG. 1) contains in the area of the receiving slot 5 for the data carrier 1 two identical coils aligned with the coils S1 and S2, which are controlled in such a way that it is irrelevant for the data exchange which of the coils S1 and S2 with which Interface 2 coil is connected. It is therefore not necessary to pay attention to the rotational position in which the data carrier 1 is inserted into the interface. The coils of the interface 2 are driven with pulse packets of different frequency and phase position and, when the data carrier 1 is inserted, it is continuously transmitted via a channel, so that energy transmission takes place continuously.
The control takes place via an IC arranged on the interface 2, from the output of which is symbolized by a connector 13, a cable is led to a suitable interface.
The interface 2 also contains in the bottom of the slot 5 a magnet which, due to its force acting on the iron plate 12 in the data carrier 1, holds the latter in the slot 5, as a result of which the data carrier 1 is held securely in this even when the interface 2 is inclined obliquely towards the front .
Finally, the interface 2 has two signal lamps 14 on its front side, preferably light-emitting diodes, which light up in different colors and which recognize the two operating states of data carriers and data exchange takes place. Of course, in the latter operating state, the data carrier 1 must not be pulled out of the interface 2. The reference numeral 15 denotes a clamping member in FIG. 1, by means of the clamping action of which the interface 2 is held in the front plate 3.
3 shows an arrangement used in practice for process control / process monitoring in a production plant. The figure shows a section of a data system for a textile company; Such data systems are distributed worldwide, for example, by the applicant of the present patent application under the name USTER MILLDATA, USTER ROTORDATA, USTER CONEDATA (USTER, USTER RO TORDATA and USTER CONEDATA are registered trademarks of Zellweger Uster AG). According to the instructions, a machine station or a control device MS is connected to a data bus for the machine data, the so-called TEXBUS, between the individual machines and a central unit.
The device MS contains an interface 2 and is also connected to a so-called KEY-BUS to which a number of interfaces 2 are connected.
As can be seen from the figure, data carriers 1 are also used, which in turn are connected to a terminal T.
This allows interventions in the system with the terminal T via the data carrier 1. In this case, the storage part can be moved from the data carrier 1 into the terminal T.
In addition to the device MS shown, similar devices are also used which have an additional keyboard and are used, for example, for reprogramming data carriers 1 and for entering and calling up information. However, since such a keyboard represents a cost factor on the one hand and on the other hand induces the user to press keys, it is advisable to keep the number of such stations with a keyboard low and to equip authorized personnel, such as service personnel, with a data carrier 1 connected to a terminal T.