DE19804994A1 - Hierarchie in Automatisierungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hierarchiebildung in sich selbst organisierenden Automatisierungssystemen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Systeme besitzen spezifische Eigenschaften wie einen automatischen Verbindungs- und Konfigurationsaufbau und eine dezentrale Verteilung der Intelligenz, d. h. der sinnvollen programmierbaren Verwaltung angeschlossener Geräte.

Zur Durchführung des automatischen Verbindungs- und Konfigurationsaufbaus existiert ein Regelwerk, das Geräte klassifiziert und in eine festgelegte Ordnung einfügt. Unterstützt wird dieser Vorgang durch systeminterne Dienste, die einzelne, verteilte Baugruppen zu einer Anwendung logisch zusammenbinden.

Ein Gesamtsystem ist in Teilbereiche - sog. "Features" gegliedert. Jedem Feature ist ein Controller zugeordnet. Dieser sog. "Feature Controller" ist aufgrund einer Verbindungsliste mit den zu kontrollierenden Geräten, den sog. "Complex Devices" logisch verknüpft.

Es ist bekannt, daß ein Controller mit dem Anschalten an ein Netzwerk eine Aufforderung zum Verbindungsaufbau in Form eines sog. "Enrolment Request" absetzt. Alle Geräte antworten mit der Funktion "Enrolment Link On". Der Controller entscheidet aufgrund eines Devicedescriptors und/oder anderer Bedingungen, ob Geräte in seine Verbindungsliste, die sog. "Application Title Directory" aufgenommen werden.

Ein Nachteil der bisher bekannten Anordnungen ist die Tatsache, daß mit einem solchen Konzept nur eine Hierarchieebene gebildet werden kann.

Ein solches Automatisierungssystem kann modular durch neue Features erweitert werden. Die Features bearbeiten ihre Anwendungsaufgaben unabhängig voneinander und auf einer gleichen hierarchischen Ebene. In der bisher bekannten Konfiguration ist es nicht möglich, mehrere Features auf einer höheren Hierarchiestufe zu einem neuen System zusammenzufas­ sen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bestehende Konfiguration der Feature Controller durch ein Konzept zu erweitern, das den Aufbau höherer Hierarchieebe­ nen ermöglicht. Dazu parallel ist ein Verfahren zu entwickeln, das eine Verbindungsliste zu erstellen erlaubt, die auf eine Zuordnung von mehreren Controllern zu einem übergeordneten System zugeschnitten ist.

Das Verfahren der Hierarchiebildung hat insbesondere den Vorteil, daß es so gestaltet ist, daß es in Richtung höherer Ebenen unbeschränkt erweiterbar, also nach oben offen ist. Damit lassen sich vielfältige Steuerungs- und Regelvorgänge von einer Zentrale aus verwalten. Es ist beispielsweise in das Belieben des Betreibers der Anlage gestellt, ob er ökologische oder ökonomische Interessen oder den Wunsch nach höchstem Komfort auf der höchsten Ebene ansiedeln möchte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführ­ ten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthallten.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein Feature Controller sich gegenüber einem anderen als Complex Device verhält, das Client- und Serverfunktionen für den automatischen Verbindungsaufbau hat.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der elektrischen Versorgung von Haushaltsgeräten, nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Wärmeversorgung nach dem Stand der Technik und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Integration auf der Ebene der Energieversorgung.

In den Fig. 1 und 2 wird der Stand der Technik anhand einer elektrischen Versorgung 1 von Hausgeräten und einer Heizungsanlage dargestellt. Ein Lastmanagement in Form eines Feature Controllers in der elektrischen Versorgung 1 ist dafür zuständig, Geräten, wie beispielsweise den in Fig. 1 dargestellten (Waschmaschine 2, Herd 3, Kühlgerät 4, und Spülmaschine 5) je nach Anforderung aus einem vorgegebenen Kontingent eine Leistung beispielsweise nach einer Prioritätenliste zuzuteilen. Das System organisiert und konfiguriert sich dabei selbst. Der Feature Controller für die elektrische Versorgung der über einen Bus 11 mit den Geräten verbunden ist, kennt aufgrund einer ihm bei der Produktion initial eingegebenen Liste alle Geräte, mit denen er im Rahmen der elektrischen Energieversorgung zusammenarbeiten soll. Jedes Gerät auf der Initialliste wird im Rahmen des Automatisierungsverbandes mit Energie versorgt. In der Initialliste sind alle Geräte aufgeführt, die von dem zugeordneten Controller in einer konkreten Automatisierungsaufgabe behandelt werden können. Zur Einrichtung der Verbindung wird das Gerät in die im Feature Controller befindliche Verbindungsliste eingetragen. Das Gerät registriert seinerseits in einer eigenen Verbindungsliste die ihm vom Controller für eine reibungslose Zusammenarbeit übermittelten Daten.

Ergänzt man das System durch ein weiteres Teilsystem 6, beispielsweise zur Wärmeversor­ gung, wie in Fig. 2 dargestellt, so läuft der Vorgang zur Herstellung des Automatisierungs­ verbundes in gleicher Weise ab wie im oben geschilderten Fall. Beide Teilsysteme stören sich nicht, sie arbeiten parallel. Dieses Teilsystem 6 enthält einen Feature Controller, der über einen Bus 11, z. B. mit Geräten wie einem Kessel 12, einem Warmwasserboiler 13, einer Pumpe 14 und einem Raum Controller 15 verbunden ist.

Die Konfiguration erfolgt automatisiert, da die Geräte als Complex Devices und die Control­ ler als Feature Controller bereits für diese Art von Zusammenarbeit spezifiziert sind und enthalten entsprechende Client- und Serverfunktionen für den automatischen Verbindungsaufbau. Die Geräte beschreiben sich in ihrer Funktionsweise durch einen Devicedescriptor schon bei ihrer ersten Kontaktaufnahme mit dem Controller, der überprüft, ob eine entsprechende Funktion in seiner Initialliste aufgeführt ist.

Zunächst existiert kein Verfahren, die beiden Controller auf einer höheren Ebene der Hierarchie durch einen weiteren Controller zusammenzufassen.

Die Erfindung besteht darin, das ursprüngliche Konzept weitgehend beizubehalten und dabei lediglich jeden Controller mit zwei logischen Schnittstellen auszurüsten. Eine Schnittstelle dient dazu, die Geräte wie bisher auf der unteren Ebene zu integrieren. Eine zweite Schnitt­ stelle hat die Aufgabe, die Verbindung zu einer übergeordneten Einheit herzustellen. Im Sinne dieses Konzepts verhält sich ein Controller gegenüber dem ihm übergeordneten Controller wie ein normales Gerät. Er beschreibt dem übergeordneten Controller seine Funktion und wird entsprechend integriert, d. h. in eine Initialliste eingetragen. Die Integration erfolgt aber nur, wenn ein vordefinierter Anwendungszusammenhang besteht.

Das Blockschaltbild eines ausgeführten Beispiels der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Für die Koordinierung der neuen Aufgabe wird ein für die Energieversorgung zuständiger Con­ troller 7 ergänzt. Er beeinflußt sowohl die Wärme- als auch die elektrische Versorgung. An der zweiten Schnittstelle der bereits existierenden Controller 8, 9, die auch als Feature Controller bezeichnet werden, werden dem übergeordneten Controller 7 alle für die Wärme- und elektrische Versorgung notwendigen Daten übergeben. Der übergeordnete Controller 7 ist mit den Controllern 8, 9 über einen Bus 10 verbunden. Bei dem Bus 10 handelt es sich vorzugsweise um den European Home System-Bus. Dieser Bus ist in der Home Systems Specification, Copyright, March, 1997 der European Home Systems Association (EHSA) beschrieben.

In die Initialliste ist für jedes Gerät ein Bewertungsfaktor für jedes Feature eingetragen, so daß der übergeordnete Controller 7 erkennt, nach welcher zeitlichen Reihenfolge und mit welcher Energie die Geräte bedient werden sollen. Das gilt auch für die Ebene der Feature Controller 8, 9, falls es noch eine höhere Ebene mit einem Mastercontroller gibt.

Der neue, eine hierarchische Ebene höher angesiedelte Controller 7, d. h. der Mastercontroller, ist in der Lage, eine Verbindung zu den Controllern 8, 9 der niedrigeren Ebene aufzubauen. Selbstverständlich ist die Zahl der Controller der unteren Ebene nicht auf zwei beschränkt. Da für jede Ebene, nicht nur der unteren, prinzipiell die gleichen Mechanismen verwendet werden, gilt das bisher Gesagte auch für eine beliebige Zahl von Controllern der höheren Ebene. Günstig ist es auch, wenn die Busse 10, 11 über die der Datenverkehr zwischen den Controllern 8, 9 und den von diesen kontrollierten Geräten European Home Systems-Busse sind.

Wenn man das Prinzip der Erweiterung der Hierarchie um eine Ebene solcherart beherrscht, ist ein Ausbau der Hierarchie um beliebig viele Ebenen möglich. In der Praxis wird aber der Einsatz von mehr als 3 Hierarchieebenen äußerst unwahrscheinlich sein. Diese Erweiterungen beruhen alle auf der Einführung einer zweiten Schnittstelle in den Controllern der unteren Ebenen.

Claims (3)

1. Hierarchie in Automatisierungssystemen mit einem Controller für elektrische Geräte, die untereinander über einen Bus vernetzt sind, und wobei Mittel vorgesehen sind, damit jedes Gerät von dem Controller erkannt und in Abhängigkeit von den Anforderungen der übrigen Geräte zu bedienen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zusätzliche Hierarchieebene für einen Mastercontroller (7) vorgesehen ist,
daß die Controller (8, 9) der unteren Ebene über eine Busschnittstelle untereinander kommunizieren und daß bei jedem Controller der unteren Ebene eine zweite Schnittstelle vorgesehen ist, welche die Verbindung mit der höheren Ebene des Mastercontrollers (7) herstellt.

2. Hierarchie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schnittstellen der Controller und der Mastercontroller mit einem European Home Systems-Bus (10, 11) verbunden sind.

3. Hierarchie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gerät und jeder Controller (8, 9) auf seiner Ebene unterhalb der obersten Hierarchieebene einen Bewertungsfaktor erhält, nach dem der übergeordnete Controller (7) Betriebszeiten und/oder Energie zuteilt.