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Ein
derartiges Gerät
kommt auf allen Gebieten zum Einsatz, auf denen aus Sicherheits- und/oder
Verfügbarkeitsgründen eine
Anlage, Maschine etc. auch bei einem Teilausfall des Bediengerätes weiter
bedienbar sein muss. Beispielsweise erfolgt die Bedienung von modernen
Schienenfahrzeugen heute in der Regel über Bediengeräte, die
im Wesentlichen aus einem Display, einem Touch(-screen) und optionalen
Tasten bestehen (HMI, „Human-Machine-Interface”, auch
MMI, „Mensch-Maschine-Interface”). Bei
Ausfall z. B. des Displays muss ein Schienenfahrzeug aufgrund der hohen
Verfügbarkeitsanforderung
noch bedienbar bleiben. Die Verfügbarkeitsanforderungen
an die Bedienbarkeit eines Gerätes
gelten in ähnlicher
Weise auch für
andere Branchen (z. B. in der Kraftwerksbranche).
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Nach
Stand der Technik werden bei hochverfügbaren Bediengeräten die
wesentlichen Bedienelemente zusätzlich
diskret mit Schaltern, Tasten und/oder Leuchtmeldern realisiert.
Alternativ wird auch ein komplettes zweites, redundantes HMI eingebaut.
Dabei besteht ein heutiges HMI typischerweise aus einem Gehäuse mit
einem Display, auf dem sich ein Touch befindet, zusätzlich noch
aus einer bilderzeugenden Einheit, z. B. einem eingebetten PC, Mikrocontroller
oder einem Bilddecoder. Um das Gerät herum ist in der Regel noch
weitere Infrastruktur wie LEDs, Tasten und Helligkeitssensoren angeordnet.
Nachteilig an den bekannten Lösungen
ist, neben den zusätzlichen
Kosten für
die zusätzlichen Bedienelemente
samt Verdrahtung bzw. für
ein zweites HMI, dass zusätzlicher
Bauraum im Führerstand benötigt wird
und dass die Bedienbarkeit durch Ausweichen auf die Ersatz-Bedienelemente
schon durch die ungewohnte Anordnung leidet, da der verfügbare Einbauplatz
in Griffweite und in optimaler Blickrichtung des Lokführers, Anlagenfahrers
oder Leitstandpersonals natürlich
begrenzt ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochverfügbares Bediengerät anzugeben,
bei dem die Nachteile der bekannten Lösungen reduziert sind.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Bediengerät
zur Bedienung eines Gerätes
mit zumindest zwei Displays zur Anzeige von Informationen, wobei jedem
Display zumindest eine Eingabeeinheit, eine Bilderzeugungseinheit
und eine Infrastruktureinheit zugeordnet ist, mit zumindest einer
Kommunikationsschnittstelle und mit zumindest einer Stromversorgung,
wobei bei Ausfall eines Displays und/oder einer diesem zugeordneten
Einheit die Informationen auf dem zumindest einen verbleibenden
Display anzeigbar sind.
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Durch
die erfindungsgemäß redundante Ausführung der
den Displays zugeordneten Einheiten ist die Funktionstüchtigkeit
des Bediengerätes
bei einem Ausfall weitestgehend gewährleistet. Dabei erzeugt die
Bilderzeugungseinheit – beispielsweise
ein Pixel-Decoder – aus
einem von einer externen bildgebenden Einheit erzeugten Bild, das über die
Kommunikationsschnittstelle empfangen wird, Ansteuersignale für das Display.
Die Eingabeeinheit umfasst Eingabeelemente wie z. B. Schalter und
Tasten, mittels denen ein Bediener Befehle/Steuersignale für das zu
bedienende Gerät
(die zu bedienende Anlage/Maschine) eingeben kann. Die Infrastruktureinheit ihrerseits
hat die Verbindung zu der Eingabeeinheit und zu optional weiteren
vorhandenen Elementen wie LEDs, Helligkeitssensoren etc. und überträgt die entsprechenden
Signale über
die Kommunikationsschnittstelle an die bildgebende Einheit mit.
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Bei
Auftreten eines Ausfalls eines Displays oder einer zugehörigen Einheit
ist die Funktion dieser Anzeige- und Bedienelemente nicht mehr gegeben. In
einem derartigen Fall werden die anzuzeigenden Informationen auf
den übrigen
Displays dargestellt, wobei die Bedienung des HMI vorteilhafterweise auch
nur noch über
die zugeordneten Eingabeeinheiten erfolgt. Dabei kann das HMI so
kon'FIGuriert sein, dass
auch ohne einen Ausfall ein Display (und die zugehörige Elektronik
und Eingabeeinheit) im Stand-by-Modus läuft und bei einem Ausfall aktiviert wird,
um die Funktion des ausgefallenen Displays (bzw. einer zugeordneten
Einheit) zu übernehmen. Hiermit
ist der Vorteil verbunden, dass sich die Art der Anzeige nicht ändert, die
Informationen, die auf dem defekten Display dargestellt wurden,
werden dann lediglich auf dem Stand-by-Display dargestellt. Die anzuzeigenden
Informationen werden besonders vorteilhafterweise aber im Normalbetrieb – wenn kein Ausfall
vorliegt – auf
den verfügbaren
Displays verteilt angezeigt. Auf diese Weise ist eine gegenüber der
vorherigen Kon'FIGuration
erhöhte Übersichtlichkeit
für den
Bediener gegeben, während
der geringe Nachteil der im Falle eines Defektes veränderten Darstellung
durch die geringe Ausfallwahrscheinlichkeit zumindest bei sicherheitsrelevanten
Anlagen/Maschinen ohnehin selten auftreten sollte.
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Wird
bei dieser Kon'FIGuration
das HMI so groß gewählt wie
ein „herkömmliches” Bediengerät, halbiert
sich gewissermaßen
der benötigte
Einbauplatz, da die zusätzlichen
redundanten Bedienelemente entfallen bzw. ja in das hochverfügbare HMI integriert
sind. Die Displays bilden hierbei gewissermaßen ein „Gesamtdisplay”, d. h.
die einzelnen stellen „Teildisplays” dieses
in der (Anzeige-)Größe z. B. einem
herkömmlichen
Display entsprechenden Gesamtdisplays dar. Dadurch kann sich der
beispielhafte Lokführer
auf ein (Gesamt-)Display konzentrieren, alle Informationen sind
immer – auch
bei Ausfall eines (Teil-)Displays – in seinem Blickfeld. Zudem
sind die Fertigungskosten des erfindungsgemäßen Bediengerätes gegenüber den
bekannten Lösungen
reduziert, da nur einmal das Gehäuse
und die Montage anfallen. Darüber
hinaus sind auch die Einbaukosten in das Fahrzeug (bzw. der Anlage/Leitstand
niedriger, da nur ein Gerät
verkabelt werden muss.
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In
einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung weist das Bediengerät zumindest
eine bildgebende Einheit auf. Die notwendigen Informationen für die Bilderzeugung
werden dann über
die Kommunikationsverbindung(-schnittstelle) zu anderen Geräten erhalten.
Ist das HMI dabei mit mehr als einer bildgebenden Einheit ausgestattet,
ist somit auch bzgl. dieser Einheit eine Redundanz gegeben.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist dabei jedem
Display eine bildgebende Einheit zugeordnet. Auf diese Weise ist
sichergestellt, dass bei Versagen eines Displays aufgrund des Ausfalls
der zugeordneten bildgebenden Einheit auf jeden Fall das zumindest
eine verbleibende Display funktionstüchtig bleibt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist jedem Display
eine Stromversorgung zugeordnet. Hierdurch ist gewährleistet,
dass das Bediengerät
auch bei Versagen z. B. eines Netzteils insgesamt bedienbar bleibt
und auch weiter die anzuzeigenden Informationen darstellen kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist jedem Display
eine Kommunikationsschnittstelle zugeordnet. Durch diese zusätzliche
Redundanz wird die Verfügbarkeit
des Bediengerätes
noch einmal erhöht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest eine
Bilderzeugungseinheit und eine Infrastruktureinheit in einer Rechnereinheit
kombiniert. Dabei kann natürlich
auch die bildgebende Einheit in dieser Rechnereinheit integriert
sein; ebenso kann die Rechnereinheit ggf. im Bediengerät optional
vorhandene Zusatzfunktionen steuern. Durch die Integration der genannten
Einheiten in eine Rechnereinheit (Computer, Mikroprozessor) können bei entsprechender
Dimensionierung zusätzlich
Fertigungskosten gespart werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest eine
Eingabeeinheit zumindest teilweise als Touchscreen ausgeführt. Dies
ermöglicht
eine komfortable Bedienung des HMI, wie sie von vielen Anwendungen
bekannt ist. Die Informationen über
den Touch werden dabei von der Infrastruktureinheit zur bildgebenden
Einheit übertragen,
wobei die Übertragung
im Falle einer externen, nicht im HMI integrierten bildgebenden
Einheit über
die Kommunikationsschnittstelle erfolgt. Ist eine Rechnereinheit
(Computer) im HMI vorhanden und zudem die bildgebende Einheit in
diese mit integriert, erledigt der Computer auch die Auswertung
des Touches. Durch den Touchscreen ist das Vorhandensein weiterer
Eingabeelemente wie Schalter und Tasten natürlich nicht ausgeschlossen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind bei Ausfall
eines Displays und/oder einer diesem zugeordneten Einheit nur für den Betrieb
des Gerätes
wichtige Informationen anzeigbar. Durch diese Reduktion auf das
Wesentliche ist auch in einem Notfall (Ausfall eines Displays/Einheit)
eine sichere Bedienung des HMI möglich,
dies gilt insbesondere in Fällen,
bei denen im Normalbetrieb die Informationen auf mehreren Displays
gleichzeitig dargestellt werden, so dass bei reduzierter Anzeigefläche durch
Ausfall eines Displays die Darstellung leicht unübersichtlich werden kann. In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist bei Ausfall
eines Displays und/oder einer diesem zugeordneten Einheit ein Warnsignal
ausgebbar. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist bei Ausfall
eines Displays und/oder einer diesem zugeordneten Einheit ein Signal
ausgebbar, das das ausgefallene Display bzw. die ausgefallene Einheit
bezeichnet. Bei diesen Ausführungsformen
ist somit sichergestellt, dass die Fehlfunktion nicht unbemerkt
bleibt bzw. auch sofort lokalisiert werden kann. Dabei kann das
Warnsignal bzw. Signal natürlich
auch an eine entfernte Sicherheits- oder Überwachungszentrale weitergeleitet werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest ein
Display zumindest teilweise zumindest ein weiteres Display überlappend
angeordnet, ist im jeweils überlappenden
Display in zumindest einem resultierenden Überlappungsbereich eine zumindest
teilweise Transparenz vorhanden und/oder erzeugbar, und es ist bei
Ausfall eines zumindest ein weiteres Display überlappenden Displays und/oder
einer diesem zugeordneten Einheit in zumindest allen resultierenden Überlappungsbereichen
des betreffenden Displays eine zumindest teilweise Transparenz vorhanden
und/oder automatisch erzeugbar. Werden bei dieser Ausführungsform
z. B. zwei Displays mit gleicher Anzeigefläche wie ein „herkömmliches” Display
verwendet, von denen eines das andere vollständig überlappt, bleibt auch bei Ausfall
eines Displays die volle Größe der Anzeigefläche ohne
zusätzlichen
Platzbedarf erhalten. Dabei ist das überlappende Display vorteilhaft
so ausgestaltet, dass es im nicht-aktiven Zustand eine zumindest
teilweise Transparenz aufweist, so dass eine solche nicht erst bei
Ausfall des Displays erzeugt werden muss. Im anderen Fall, wenn
die Transparenz bei Ausfall des Displays erzeugt werden muss, muss
dies durch eine vom ausgefallenen Display unabhängige Anschaltung geschehen,
beispielsweise gesteuert vom überlappten
Display. Unter „einer
zumindest teilweisen Transparenz” ist dabei im Sinne der Erfindung
eine derartige Transparenz zu verstehen, dass auf dem überlappten
Display angezeigte Informationen so durch das überlappende Display hindurchscheinen
können,
dass sie von einem Betrachter gut erkennbar sind. Weitere Variationen
bestehen aus zwei oder mehreren Displays, die sich auch nur teilweise überlappen
müssen
und auf denen im Normalbetrieb – ohne
ausgefallenes Display – auch
auf mehreren die Informationen zur Anzeige gebracht werden können.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben
und erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bediengerätes,
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bediengerätes.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bediengerätes 1.
Die bildgebende Einheit (z. B. ein Computer) befindet sich hier
außerhalb
des Gerätes 1 und
sendet das erzeugte Bild (zumeist seriell) über die Kommunikationsschnittstelle 6 zu
dem HMI 1. Die als Pixel-Decoder ausgeführte Bilderzeugungseinheit 4 erzeugt
daraus die Ansteuersignale für
das Display 2. Die Infrastruktureinheit 5 hat
die Verbindung zu den Eingabeeinheiten 3 wie Tasten, Schieberegler
etc., zu optional weiteren Elementen wie LEDs und Helligkeitssensoren
(nicht dargestellt) und einem Touch 10 als weitere Eingabeeinheit.
Diese Informationen werden über
die Kommunikationsschnittstelle 6 zur bildgebenden Einheit
mit übertragen.
Bei dem dargestellten „Doppeldisplay” ist die
Elektronik 4, 5 für beide Displays 2 redundant
vorhanden. Die Stromversorgung 7 ist hier ebenfalls für beide
Displays 2 getrennt dargestellt; alternativ können beide
Displays 2 auch – mit
einer geringeren resultierenden Verfügbarkeit – aus einer Stromversorgung
versorgt werden. Leitungen von der Stromversorgung 7 zu
den Geräten
sind ebenso wie solche von den Eingabeeinheiten 3 zur Infrastruktureinheit 5 der Übersichtlichkeit
halber in der 'FIG
nicht eingezeichnet.
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Die
dargestellte Größe der Displays 2 erstreckt
sich bei einem realen Bediengerät 1 natürlich auch über die
von außen
unsichtbare Elektronik 4, 5 und Stromversorgung 7.
Erfolgt die Bedienung des HMI 1 ausschließlich über den
Touch 10, sodass die weiteren Eingabeeinheiten 3 entfallen,
kann jedes Display 2 auch praktisch die Hälfte der
dargestellten Oberfläche
des Gerätes 1 in
Anspruch nehmen.
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Erfolgt
im normalen Betriebszustand die Anzeige von Informationen (und die
Bedienung durch den Touch 10) ausschließlich über das obere Display 2,
so übernimmt
bei einem Ausfall einfach das untere Display 2 diese Aufgaben.
Werden im normalen Betriebszustand hingegen beide Displays 2 zur
Anzeige genutzt, um die „zusätzliche” Anzeigefläche für den normalen
Betrieb nicht zu verschenken, so können bei Ausfall eines Displays 2 die
auf dem nun auf die Hälfte
reduzierten Bildschirm 2 anzuzeigenden Informationen vorteilhafterweise
auf die für
den Betrieb des Gerätes
wichtigen Informationen beschränkt werden.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines HMI gemäß der Erfindung.
Die Informationen für das
beispielsweise als LCD ausgeführte
Display 2 werden hier von einer in dem HMI integrierten
bildgebenden Einheit 8 bereitgestellt. Dabei ist die bildgebende
Einheit 8 zusammen mit der Bilderzeugungseinheit 4 und
der Infrastruktureinheit 5 in einer Rechnereinheit (Computer) 9 integriert,
d. h. der Computer 9 wertet auch den Touch 10 und
die restlichen Infrastrukturinformationen (Tasten, LEDs, Helligkeitssensoren)
aus und ist auch für
die Bilderzeugung zuständig,
wobei er die hierfür
notwendigen Informationen über
eine Kommunikationsverbindung 6 zu anderen Geräten erhält. Neben
der Elektronik 9 ist die Stromversorgung 7 hier – wie schon
in 1 – redundant dargestellt.
Für eine
weitere Erläuterung
zu Displaygrößen und
Betriebsweisen wird auf das zu 1 Gesagte
verwiesen.
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Zusammenfassend
betrifft die Erfindung ein hochverfügbares Bediengerät. Um die
Nachteile der bekannten Lösungen
zu reduzieren, wird ein Bediengerät vorgeschlagen mit zumindest
zwei Displays zur Anzeige von Informationen, wobei jedem Display
zumindest eine Eingabeeinheit, eine Bilderzeugungseinheit und eine
Infrastruktureinheit zugeordnet ist, mit zumindest einer Kommunikationsschnittstelle
und mit zumindest einer Stromversorgung, wobei bei Ausfall eines
Displays und/oder einer diesem zugeordneten Einheit die Informationen
auf dem zumindest einen verbleibenden Display anzeigbar sind.
