DE60021864T2

DE60021864T2 - Blattgutverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE60021864T2
Application number: DE60021864T
Authority: DE
Inventors: Stephen Derek Brooks; Brian Robinson Kirk; Dean James Gifford; Bernhard Leisch
Original assignee: De la Rue International Ltd
Current assignee: De la Rue International Ltd
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: AU3305200A; WO2000057367A1; US6640156B1; DE60021864D1; EP1166231B1; EP1166231A1; ATE301856T1; GB9906582D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Blattverarbeitungssystem, z.B. zur Verarbeitung von Wertdokumenten, wie Banknoten.
Herkömmliche Banknotenverarbeitungssysteme sind in Abhängigkeit von ihrem Anwendungsgebiet zweckentsprechend ausgebildet. Beispielsweise können bestimmte Systeme so ausgebildet sein, daß sie nur Banknoten mit einem bestimmten Nennwert verarbeiten und diese Banknoten in solche einsortieren, die wiederverwendbar sind, solche, die zerstört werden müssen, und solche, die manuell geprüft werden müssen. Andere Systeme sind so ausgebildet, daß sie Banknoten nach ihrem Nennwert sortieren. Die Systeme können die sortierten Banknoten einfach stapeln oder zusätzlich bandagieren und/oder shreddern. Der Betrieb des Systems wird durch eine zentrale Steuereinheit gesteuert, die mit den verschiedenen Bauteilen verbunden ist, z.B. Fühlern und Weichen, um das System passierende Banknoten zu detektieren und kategorisieren und sie an ihr Ziel zu steuern.
Die DE 27 60 453 offenbart ein modulares Blattverarbeitungssystem mit einer Blattverfolgungseinrichtung, wobei die zur Verfolgung der Blätter erforderlichen Informationen zentral für einen Zugriff durch Module und zumindest teilweise in einigen Modulen zur Überwachung der Beförderung der Blätter gespeichert werden.
Bei vorhandenen Systemen besteht ein Problem darin, daß sie relativ inflexibel sind, so daß ihre Aktualisierung zur Berücksichtigung von Verbesserungen der Software oder Hardware zeitaufwendig ist und das System häufig erheblich umkonstruiert werden muß. Dieses Problem wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Blattverarbeitungssystem auf: eine Anzahl von Blattverarbeitungsmodulen, die so miteinander verbunden sind, daß Blätter zwischen ihnen passieren können, wobei jeder Blattverarbeitungsmodul wenigstens ein Blattüberwachungs- oder Blattverarbeitungsbauteil aufweist; eine Gruppe von Knotenpunkten, die jeweils einen Prozessor aufweisen, wobei jeder Blattverarbeitungsmodul durch einen oder mehrere Knotenpunkte gesteuert wird; ein verteiltes Steuerungssystem, das logisch in eine Anzahl von Untersystemen unterteilt ist, wobei die Funktionen jedes Untersystems durch einen oder mehrere der Knotenpunkte ausgeführt werden; und ein Kommunikationsnetz, das die Knotenpunkte so miteinander verbindet, daß sie synchron arbeiten und miteinander kommunizieren.
Wir haben eine völlig neue Lösung solcher Blattverarbeitungssysteme entwickelt. Zum einen ist das System in Form einer Anzahl physisch diskreter Blattverarbeitungsmodule ausgebildet, und zum anderen ist das Steuerungssystem logisch in eine Anzahl von Untersystemen unterteilt, wobei die Software für diese auf die Knotenpunkte verteilt (typischerweise kopiert) ist, die den Betrieb der Module steuern. Auf diese Weise können einzelne Module ersetzt werden, ohne das System umzu bauen, während die Verteilung des Steuerungssystems auf die Knotenpunkte eine effizientere Steuerung des Blattverarbeitungssystems ergibt. Ferner können die Knotenpunkte mit sehr geringer Stillstandszeit ersetzt werden.
Typischerweise ist jeder Modul selbständig, so daß er unabhängig von anderen Modulen hergestellt und geprüft werden kann. So kann beispielsweise ein Stapelungsmodul ein Stapelungsbauteil, eine Weiche zum Umlenken von Blättern zum Stapelungsbauteil und ein Förderungsbauteil zum Befördern von Blättern zur Weiche aufweisen. Der Modul hat einen eigenen Motor oder eigene Motoren für den Antrieb der Förderungs-, der Weichen- und der Stapelungsbauteile.
Typischerweise speichert jeder Knotenpunktprozessor Programme, die durch Eingabe geeigneter Parameter für den Betrieb mit einem oder mehreren einer Anzahl verschiedener Blattverarbeitungs- oder Blattüberwachungsbauteile angepaßt werden können. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel speichert jeder Knotenpunktprozessor Programme, die durch Eingabe geeigneter Programme für den Betrieb mit jedem Blattverarbeitungs- oder Blattüberwachungsbauteil angepaßt werden können. Je weiter die Gemeinsamkeit zwischen den Knotenpunkten geht, um so einfacher ist es natürlich, die Knotenpunkte herzustellen und/oder zu aktualisieren, während eine einzige Knotenpunktkonstruktion zusammen mit einer Vielzahl verschiedener Blattverarbeitungsbauteile benutzt werden kann. Ein Knotenpunkt wird so aufgebaut, daß er mit dem jeweiligen Bauteil, an dem er angebracht ist, durch Zuführung geeigneter Steuerungsparameter aus einer zentralen Maschinendatei zusammenarbeitet. Wenn jedoch ein Blattverarbeitungsbauteil geändert wird, kann der gleiche Knotenpunkt auf einfache Weise durch Zuführung verschiedener Parameter so umgestaltet werden, daß er in der Lage ist, das neue Blattverarbeitungsbauteil zu steuern. Ein Beispiel wäre das Ersetzen eines Blattförderers durch einen neuen Förderer, der mit höherer Geschwindigkeit beschleunigt werden kann.
In ähnlicher Weise speichert jeder Knotenpunkt typischerweise Software zur Ausführung aller Untersysteme der Steuereinrichtung. Bei der Installierung werden die entsprechenden Teile dieser Software in jedem Knotenpunkt in Abhängigkeit von der Funktion oder den Funktionen, die er in dem Blattverarbeitungssystem ausführt, aktiviert.
Um den Betrieb des Systems zu koordinieren, arbeitet jedes Untersystem bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Übereinstimmung mit einem gemeinsamen Lebenszyklus, wobei die Steuerungseinrichtung ferner einen Maschinenkoordinator aufweist, der sich typischerweise in einem Knotenpunkt befindet, um Schritte in den Lebenszyklen an andere Softwarekomponenten in dem System zu signalisieren. Jedes Untersystem kann dann synchron mit den anderen Untersystemen durch schrittweises Durchlaufen der jeweiligen Lebenszyklen betrieben werden, die solche Stufen, wie das Installieren, die Prozeßwahl, das Hochfahren, den Betrieb und das Herunterfahren, aufweisen.
Vorzugsweise weist die Steuerungseinrichtung ein Blattverfolgungs-Untersystem auf. Dies ermöglicht die Überwachung des Durchlaufs von Blättern durch das Blattverarbeitungssystem, wobei jeder Knotenpunkt auf die Ankunft eines Blattes an irgendeinem seiner angeschlosse nen Bauteile in der erforderlichen Weise reagieren kann.
Dies wird am zweckmäßigsten erreicht, wenn das Blattverfolgungs-Untersystem ein Blattregister zum Speichern von Informationen über jedes Blatt aufweist, das gerade von dem Blattverarbeitungssystem verarbeitet wird. Ein derartiges Blattregister kann zwar zentral angeordnet sein, doch würde dies ein sehr schnell ansprechendes Kommunikationsnetz erfordern. In der Praxis ist es zweckmäßiger, eine Kopie des Blattregisters in allen Knotenpunkten zu speichern, die das Blattverfolgungs-Untersystem bilden. Auf diese Weise haben jeder Knotenpunkt und die Software, die sich auf die an den Knotenpunkt angeschlossenen Bauteile beziehen, sofort Zugriff auf die örtliche Kopie des Blattregisters.
Typischerweise speichert das Blattregister Informationen, die es den Knotenpunkten ermöglichen, die voraussichtliche Zeit der Ankunft jedes Blattes an jedem Bauteil, das mit dem Knotenpunkt verbunden ist, zu bestimmen. Die voraussichtliche Ankunftszeit kann explizit gespeichert oder jedesmal, wenn es erforderlich ist, aus der Information in dem Blattregister bestimmt werden, z.B. in dem Augenblick, in dem ein Blatt in das Blattverarbeitungssystem eingegeben wird. Um die voraussichtliche Ankunftszeit zu bestimmen, bewahrt jeder Knotenpunkt eine beim Anlaufen eingegebene Aufzeichnung des Ortes des Bauteils oder der Bauteile relativ zur Eingabestelle des Blattverarbeitungssystems auf.
Vorzugsweise ist das Blattverfolgungs-Untersystem in der Lage, die Information in dem Blattregister zu aktualisieren, um Änderungen im erwarteten Durchlauf von Blättern zu berücksichtigen. In einigen Fällen kann es sein, daß ein Blatt nicht dem erwarteten Durchlauf durch das Blattverarbeitungssystem folgt. Beispielsweise kann das Blatt bei der Beförderung durchrutschen oder an ein anderes Ziel umgelenkt werden, z.B. wenn festgestellt wird, daß es gefälscht ist, oder dergleichen. In diesen Fällen muß die voraussichtliche Ankunftszeit geändert werden.
Im Blattregister können auch Informationen bezüglich des Zielorts des Blattes gespeichert sein. Anhand dieser Informationen kann jeder Knotenpunkt feststellen, ob ein Blatt durch das oder eines der Bauteile, das am Knotenpunkt angebracht ist, verarbeitet werden muß. Dadurch wird die Verarbeitungszeit während des Betriebs verringert, da nur diejenigen Bauteile, die den Empfang des Blattes erwarten, die voraussichtliche Ankunftszeit bestimmen müssen.
Typischerweise ist das gespeicherte Ziel das Endziel in dem System, obwohl es auch möglich wäre, ein Zwischenziel zu speichern, das dann während des Blattdurchlaufs aktualisiert wird. Dies ermöglicht eine dynamische Umleitung von Blättern, wenn im angesteuerten Stapler ein Fehler auftritt. Wenn das gespeicherte Ziel das Endziel ist, speichert jeder Knotenpunkt vorzugsweise für das oder jedes seiner Bauteile eine Tabelle, die für jedes mögliche Ziel anzeigt, ob das Blatt von dem Bauteil verarbeitet oder überwacht wird.
Um das Ziel der in das Blattverarbeitungssystem eingegebenen Blätter zu bestimmen, kann das System ferner ein Blattleit-Untersystem aufweisen, das auf Informationen anspricht, die an dem eintreffenden Blatt detektiert werden, um sein Ziel zu bestimmen. Vorzugsweise ist das Blattleit-Untersystem nur in einem Knotenpunkt ausgebildet, obwohl die Blattleit-Software in allen Knotenpunkten vorhanden sein kann, so daß alle Knotenpunkte diese Funktion ausüben können. Der Knotenpunkt wird während der Installierung bestimmt.
Nachstehend wird ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Blattverarbeitungssystems anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin stellen dar:
1 ein schematisches Diagramm des Systems,
2 den logischen Aufbau der Steuerungssoftware,
3 die Verteilung der Untersysteme auf Module,
4 ein Beispiel einer Gruppe aus Banknotenaufzeichnungen und
5 ein Blockschaltbild der Hardwarekomponenten eines typischen Knotenpunkts.
Das zu beschreibende Blattverarbeitungssystem dient zur Verarbeitung von Banknoten, in dem Banknoten mit nur einem Nennwert entsprechend ihrem Zustand und ihrer Authentizität sortiert werden. Das Gerät ist in 1 schematisch dargestellt und besteht aus vier Modulen 1–4, die hintereinander angeordnet sind. Der Modul 1 dient zur Zuführung von Banknoten von einem Stapel, der Modul 2 zum Detektieren (Feststellen) ihres Zustands und ihrer Authentizität und zur Bestimmung des Weges, dem sie folgen sollten, der Modul 3 zum Stapeln derjenigen Banknoten, die an einer von zwei Stellen gestapelt werden sollen, und der Modul 4 zum Shreddern derjenigen Banknoten, die übrig bleiben. Es sei darauf hingewiesen, daß es sich um einen für die Beschreibung vereinfacht dargestellten Aufbau handelt. In der Praxis werden auch verschiedene andere Module benutzt.
Im Modul 1 befindet sich ein Banknotenbehälter 10, in dem eine Gruppe von Banknoten 11, die sortiert werden sollen, gestapelt wird. Die Banknoten werden mittels einer Förderwalze 12, die durch einen Motor 13 angetrieben wird, aus dem Behälter 10 befördert, wobei der Stapel durch eine (nicht dargestellte) Andruckplatte an die Walze 12 gedrückt wird. Jede Banknote wird durch ein herkömmliches Trennsystem 14 bis in ein Fördersystem 15 befördert, das zwei sich gegenüberliegende Förderbänder 16, 17 aufweist, die eine Förderbahn 18 begrenzen. Die Bänder 16, 17 laufen um Leerlaufrollen 19 herum, während das Band 17 auch um eine Antriebsrolle 20 herumläuft, die von dem Motor 13 angetrieben wird.
Neben dem Eingang des Förderers 15 ist ein Sensor 21 für neue Banknoten angeordnet. Der Sensor 21 ist mit einer Aufbereitungselektronik 22 verbunden.
Der Motor 13 und die Aufbereitungselektronik 22 sind mit einem Knotenpunkt 23 verbunden, der einen Mikroprozessor und andere, noch zu beschreibende Bauteile aufweist. Der Knotenpunkt 23 steuert den Betrieb des Motors 13 und bestimmt Informationen des Sensors 21 für neue Banknoten. Der Knotenpunkt 23 verarbeitet dann die Informationen, wie nachstehend noch beschrieben wird.
Der Knotenpunkt 23 ist sowohl mit einem herkömmlichen Bus 24 eines Controller Area Network (CAN) verbunden, der es ihm ermöglicht, mit den Knotenpunkten der anderen Module 2–4 zu kommunizieren, als auch mit einer Graphiksteuerungskonsole 25 verbunden.
Der Sortiermodul 2 weist ein ähnliches Fördersystem 30 wie das Fördersystem 15 auf, das daher nicht ausführlicher beschrieben wird. Wie bei dem Fördersystem 15 wird auch das Fördersystem 30 von einem Motor 31 angetrieben, der von einem Mikroprozessor eines zugehörigen Knotenpunkts 32 gesteuert wird. Ein Aktualisierungssensor 33 stellt die Ankunft einer Banknote im Förderer 30 fest und ist mit dem Knotenpunkt 32 über eine Aufbereitungselektronik 34 verbunden.
Der Modul 2 weist ferner einen Authentifizierungsdetektor 35 zur Feststellung der Authentizität und des Zustands der beförderten Banknote auf. Der Detektor 35 kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, z.B. als Magnetdetektor, Lumineszenzdetektor oder dergleichen und erzeugt Signale, die dem Knotenpunkt 32 über eine Schnittstelle 36 zugeführt werden und an denen der Prozessor im Knotenpunkt 32 die Authentizität und den Zustand der Banknote feststellen kann. Der Knotenpunkt 32 ist mit dem Bus 24 verbunden.
Der Stapelungsmodul 3 weist zwei Fördersysteme 40, 41 auf, die hintereinandergeschaltet und ähnlich wie das Fördersystem 15 aufgebaut sind. Beide Fördersysteme werden von einem Motor 42 angetrieben, der mit einem Knotenpunkt 43 verbunden ist, und jedes Fördersystem ist mit einem eigenen Aktualisierungssensor 44, 45 verbunden, die jeweils über eine Aufbereitungselektronik 46 bzw. 47 mit dem Knotenpunkt 43 verbunden sind.
Stromunterhalb des Förderers 40 und stromoberhalb des Förderers 41 ist eine Weiche 50 und stromunterhalb des Förderers 41 eine Weiche 51 angeordnet. In der als durchgehende Linie in 1 dargestellten Lage der Weichen 50, 51 werden die Banknoten durch den Stape lungsmodul 3 hindurch zum Shreddermodul 4 befördert. Die Weichen 50, 51 können jedoch individuell durch entsprechende Signale des Knotenpunkts 43 in die durch gestrichelte Linien dargestellte Lage umgestellt werden, so daß eine an der Weiche ankommende Banknote in einen entsprechenden Behälter 52 bzw. 53 umgeleitet wird.
Der Durchgang der Banknoten in die Behälter 52, 53 wird durch zugeordnete Zählsensoren 54, 55 überwacht, wobei ihre Signale jeweils über eine Aufbereitungselektronik 56, 57 einem Knotenpunkt 43 zugeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel werden Banknoten, die umlaufen können, in den Behälter 52 und Banknoten mit unbestimmtem Zustand oder gefälschte Banknoten zur manuellen Prüfung in den Behälter 53 geleitet. Alle übrigen Banknoten werden als unbrauchbar angenommen und dem Shreddermodul 4 zugeführt.
Der Shreddermodul 4 weist ein Fördersystem 60 mit ähnlichem Aufbau wie das Fördersystem 15 auf und wird von einem Motor 61 angetrieben, der von einem Knotenpunkt 62 gesteuert wird. Am Eingang des Fördersystems 60 ist ein Zählsensor 63 angeordnet, der über eine Aufbereitungselektronik 64 mit dem Knotenpunkt 62 verbunden ist. Stromunterhalb des Fördersystems 60 ist ein Shredder 65 angeordnet, der von dem Motor 61 angetrieben wird.
Die Sensoren 21, 33, 44, 45 und 63 können zwar in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, sind typischerweise jedoch optische Sensoren, und stellen das Eintreffen des vorderen (und optional auch des hinteren) Randes der Banknoten fest.
Das in 1 dargestellte System wird primär durch eine in den Knotenpunkten 23, 32, 43, 62 und der graphischen Steuerkonsole 25 enthaltene Software gesteuert. Ferner ist die Software logisch in eine Anzahl von Untersystemen aufgeteilt, wie es in 2 dargestellt ist. Diese Untersysteme sind folgende:
Ein Graphiksteuerungskonsolen-Untersystem 100 bildet eine Benutzer-Schnittstelle. Sie ermöglicht dem Benutzer das Starten und Anhalten der Banknotenförderung und sorgt für die Funktionalität, die für eine Abstimmung, Meldung, Diagnose, Konfiguration und externe Anschlußmöglichkeit erforderlich ist. Ein Maschinenbetriebs-Untersystem oder Maschinenkoordinator 101 koordiniert den Betrieb der verteilten Untersysteme und ist mit einer (nicht dargestellten) Datei verbunden. Ein Ereignis-(Fehler)-Managementsystem 102 ist für das Sammeln aller Fehler- und Warnmeldungen der Knotenpunkte und die Untersuchung von Fehlerbeseitigungsverfahren verantwortlich. Es arbeitet mit dem Maschinenkoordinator 101 zur Koordinierung aller Maschinenaktionen zusammen, die für eine Reaktion auf alle Fehlerzustände erforderlich sind.
Ein Stromversorgungsmanagement-Untersystem 103 verwaltet die Stromversorgungen aller Module.
Ein Förderer-Untersystem 104 steuert den Betrieb der verschiedenen Förderer, während ein Knotenpunktverfolgungssystem 105 den Ort der Knotenpunkte in dem Gerät überwacht.
Ein Buchführungs-Untersystem 106 überwacht die Ausgangssignale der Zählsensoren 54, 55, 63, sammelt diese Informationen und überträgt die gesammelten Informationen in das Graphiksteuerkonsolen-Untersystem 100.
Speziellere Untersysteme umfassen ein Zuführungs-Untersystem 107, das im Knotenpunkt 23 zur Steuerung des Zuführmoduls 1 aktiviert wird, ein Sortierungs- und Wegleitungs-Untersystem 108, das im Knotenpunkt 32 zur Steuerung des Moduls 2 aktiviert wird und für die Feststellung der Art der Banknote und zur Bestimmung ihres Ziels verantwortlich ist, ein Stapelungs-Untersystem 109, das im Knotenpunkt 43 zur Steuerung des Stapelungsmoduls 3 aktiviert wird, und ein Shredder-Untersystem 110, das im Knotenpunkt 62 zur Steuerung des Shreddermoduls 4 aktiviert wird.
In jedem Knotenpunkt ist eine Software vorgesehen, die in der Lage ist, alle diese Untersysteme zu implementieren.
Die Konfiguration dieser Software bei allen Knotenpunkten 23, 32, 43, 62 und der Graphiksteuerungskonsole 25 wird durch Parameter bestimmt, die aus der Datei heruntergeladen werden, und ist in 2 dargestellt. Die Software, die das Banknotenverfolgungs-Untersystem 105 und das Förderer-Untersystem 104 implementiert, wird mithin in jedem der vier Knotenpunkte freigegeben, während das Graphiksteuerungskonsolen-Untersystem 100 in der Konsole 25 freigegeben wird.
Die Software des Förderer-Untersystems 104 ist in allen Knotenpunkten die gleiche, da die gleichen Motoren vorgesehen sind.
Die Software des Banknotenverfolgungs-Untersystems 105 wird entsprechend dem Knotenpunkt, der betroffen ist, und der Art des Sensors (für neue Banknoten, die Aktualisierung oder das Zählen) selektiv aktiviert, wie nachstehend beschrieben wird. Die ausgewählten Teile arbeiten jedoch wie das Banknotenverfolgungs-Untersystem über den Austausch von Nachrichten über den Bus 24 zusammen.
Wie 2 zeigt, können in anderen Anwendungsfällen mehr als nur ein Knotenpunkt (43, 43A, 43B, 43C) vorgesehen sein, die dem Knotenpunkt 43 äquivalent sind und die Verwendung von mehreren Weichen und Staplern ermöglichen, wobei jeder Stapler mit einem entsprechenden Bandagierer verbunden sein kann, der dann seinen eigenen Knotenpunkt 120 (120A, 120B, 120C) hätte, der ein Bandagierungs-Untersystem 121 implementieren würde.
Das Maschinenbetriebs-Untersystem kann in jedem Knotenpunkt freigegeben werden.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verteilung bestimmter Untersysteme auf die Knotenpunkte. Ein typisches Beispiel ist das Banknotenverfolgungs-Untersystem 105. Die Implementierung des Banknotenverfolgungs-Untersystems 105 in dem Zuführungsmodul-Knotenpunkt 23 dient daher, unter Verwendung des Sensors 21 für neue Banknoten,

i) zur Feststellung, ob eine Banknote erfolgreich in die Maschine eingeführt worden ist, und
ii) zur Bestimmung des genauen Zeitpunkts der Eingabe einer Banknote in die Maschine (Zeitstempelung) und zur Durchführung einer Identifikation der Banknote, wobei der Knotenpunkt dann diese Informationen über den Bus 24 an alle anderen Knotenpunkte übermittelt.

Bei allen anderen Modulen spricht die Banknotenverfolgungs-Untersystemsoftware auf Informationen von den jeweils angeschlossenen Sensoren 33, 44, 63 und von stromoberhalb angeordneten Modulen über den Bus 24 an, um

i) die absolute physische Position einer Banknote relativ zum Sensor zu erfahren, so daß Zeitberechnungen auf der Basis empfangener Informationen über die augenblickliche Fördergeschwindigkeit durchgeführt werden können,
ii) einen früheren Hinweis von Knotenpunkten in dem Förderer-Untersystem zu erhalten,
iii) eine Liste aller durch die Maschine laufenden Banknoten und des Zeitfensters, in dem die Ankunft jeder erwartet wird, aufzustellen (was noch ausführlicher im Zusammenhang mit dem Banknotenregister beschrieben wird),
iv) zu prüfen, wenn eine Banknote ankommt, daß sie sich innerhalb der richtigen Toleranz der zeitlichen Steuerung befindet. Wenn dies der Fall ist, dann kann eine Nachricht mit ihrer richtigen zeitlichen Steuerung und Identität übertragen werden, so daß alle die Leitung abwärts liegenden Elemente des Untersystems ihre voraussichtlichen Ankunftszeiten und Toleranzzeitfenster aktualisieren können, um kumulative Fehler innerhalb der Maschine zu minimieren,
v) wenn eine Banknote zu spät ankommt, eine Ereignisnachricht zu übermitteln bzw. zu übertragen, um die zu späte Banknote zu identifizieren, so daß andere die Leitung abwärts angeordnete Elemente des Untersystems erfahren, daß sie zu spät ist oder niemals ankommen wird, und
vi) wenn eine Banknote zu früh ankommt, festzustellen, daß es sich wahrscheinlich um eine falsche Feststellung oder möglicherweise ein zerrissenes Stück handelt. Dabei wird wiederum eine Ereignisnachricht ausgesandt, um an der Leitung abwärts liegende Elemente des Untersystems und möglicherweise Elemente anderer Untersysteme zu warnen.

Bestimmte Sensoren, z.B. die Sensoren 33, 44, 45, in dem System wirken als "Aktualisierungs-Sensoren", die an strategischen Punkten angeordnet sind, um den Durchgang von Banknoten durch das System zu überwachen. Diese Sensoren haben die oben geschilderten Funktionen. Andere Sensoren, z.B. die Sensoren 54, 55, 63, wirken als "Zählsensoren" und sind an jedem Banknotenziel vorgesehen, um zu prüfen, ob die Banknote tatsächlich das Ziel erreicht hat und weiterhin die von ihr erwarteten Charakteristiken zu haben scheint. Jeder Zählsensor prüft die aktuell erwartete Ankunftszeit jeder Banknote und informiert das Buchungs-Untersystem bei jeder am Fühler erwarteten Banknote, daß sie entweder gezählt wurde oder fehlt.
3 stellt ein Beispiel der Verteilung von Untersystemen in den Knotenpunkten und Modulen dar. Die Buchstaben A, T, I, L, P und E bezeichnen die Untersysteme, die in jedem Knotenpunkt vorgesehen sind.
Wie schon kurz erwähnt wurde, ist in jedem Knotenpunkt, der als Teil des Banknotenverfolgungs-Untersystems 105 arbeitet, eine Kopie eines Banknotenregisters gespeichert. Dieses Banknotenregister enthält bestimmte Details, die sich auf die Banknoten beziehen, die in das System eingegeben wurden und noch nicht vollständig verarbeitet wurden. Bei jedem Bauteil (oder "Klienten/Kunden"), das mit einem Knotenpunkt verbunden ist, z.B. einer Weiche, enthält der Knotenpunkt zwei Indizes: "Banknotendaten" und "tote Banknote". Jeder Index hat die Form einer Reihe aus 255 Adressen, eine pro Banknote, die durch die Banknoten-ID indiziert ist, die anfänglich durch das Banknotenverfolgungs-Untersystem aus dem Sensor 21 für neue Banknoten erzeugt wird. Ein Beispiel einer Gruppe von Banknotenaufzeichnungen bei einem System, das gerade drei Banknoten verarbeitet, ist in 4 dargestellt. Der "Neueste-Banknote-Index" weist auf die Banknotenaufzeichnung für die unmittelbar vorher empfangene Neue-Banknote-Nachricht hin – die jüngste Banknote in dem System – , während der "Erstefreie-Banknote-Index" auf die Banknote unmittelbar nach der ältesten Banknote in dem System hinweist.
Wie schon erwähnt wurde, sind zwei Indizes für jedes an einem Knotenpunkt angebrachte Bauteil gespeichert. Der erste Banknotendatenindex bezeichnet die Banknotenaufzeichnung, die zuletzt an ein Bauteil gegeben wurde, und der Tote-Banknote-Index bezeichnet die jüngste Banknote, mit deren Verarbeitung das Bauteil fertig ist. Sobald ein Bauteil eine Banknote fertig verarbeitet hat, fordert das entsprechende Bauteil-Untersystem die nächste Banknote (eine Anweisung, wie die nächste Banknote verarbeitet und wann die Anweisung ausgeführt werden soll) von dem Banknotenverfolgungs-Untersystem an.
Im Betriebszustand gibt es sieben Banknoten-Nachrichten und zwei Klienten-Nachrichten, die empfangen werden könnten, und diese werden zur Aktualisierung der entsprechenden Banknotenregister in jedem Knotenpunkt benutzt. Die Nachrichten und mithin die Banknotenregisterinformation sind folgende:
Neue Banknote.
Addiere die Banknote zum Register und sende die Banknotenaufzeichnung an jeden Klienten, der sich auf jedem Banknotenweg befindet und auf eine Banknotenaufzeichnung wartet. Wenn Softwarekomponenten freigegeben werden, dann wissen sie, ob sie Banknoteninformationen benötigen oder nicht. Wenn ja, dann müssen sie diese als Klienten registrieren.
Banknote fehlt.
Setze den Banknotenaufzeichnungsstatus auf "fehlt". Verschiebe den "Erste-freie-Banknote-Index" soweit wie möglich nach oben. Wenn der Banknotendaten- oder Tote-Banknote-Index auf die fehlende Banknote hinweist, setze diesen Index auf KEINE BANKNOTE.
Banknote gezählt.
Wie bei "Banknote fehlt", doch setze den Zustand auf "gelöscht". Wenn der Banknotendaten-Index auf die gezählte Banknote hinweist, sende eine "Banknote-gelöscht-Nachricht" an den Klienten.
Banknotenpositionsaktualisierung.
Korrigiere die Banknotenaufzeichnung. Wenn der Banknotendaten-Index irgendeines Klienten auf die verrutschte Banknote hinweist, sende eine Banknote-ETA-Aktualisierungsnachricht an den Klienten.
Banknotenlänge.
Aktualisiere die Banknotenaufzeichnung. Wenn der Banknotendaten-Index irgendeines Klienten auf die gemessene Banknote hinweist, sende eine Banknotenlängenaktualisierungsnachricht an den Klienten.
Banknotenziel.
Aktualisiere die Banknotenaufzeichnung. Bei jedem Klienten, den die Banknote passiert: Wenn der Klient auf Banknotendaten wartet, sende ihm die Geleitete-Banknote-Aufzeichnung. Wenn der Klient nicht auf Banknotendaten wartet, aber die neugeleitete Banknote den Klienten vor derjenigen erreicht, von der er informiert ist, sende ihm eine Umgeleitete-Banknote-Aufzeichnung.
Banknotenumleitung.
Aktualisiere die Banknotenaufzeichnung. Bei jedem Klienten, bei dem der Banknotendaten-Index die umgeleitete Banknote ist: Wenn sich der Klient nicht mehr auf dem Banknotenweg befindet, sende eine Banknote-umgeleitet-Nachricht. Bei jedem Klienten auf dem Banknotenweg, bei dem der Banknotendaten-Index nicht die umgeleitete Banknote ist: wenn der Klient auf Banknotendaten wartet (wird ein "Banknote-erforderlich"-Kennzeichen gesetzt), sende ihm die Banknote-umgeleitet-Aufzeichnung. Wenn der Klient nicht auf Banknotendaten wartet, aber die neugeleitete Banknote den Klienten vor derjenigen erreicht, die er bereits kennt, sende ihm eine Umgeleitete-Banknote-Aufzeichnung.
Nächste-Banknote-Anforderung.
Suche nach einer Banknote nach dem Tote-Banknote-Index und Banknotendaten-Index, die so geleitet wird, daß sie das Bauteil passiert. Wenn eine vorliegt, sende eine Neue-nächste-Banknote- Nachricht an den Klienten, andernfalls markiere die Klientenaufzeichnung als eine Banknote fordernd.
Lösche-Banknoten-Anforderung.
Setze den Banknotendaten-Index des Klienten auf KEINE BANKNOTE und lösche das Kennzeichen "Banknote erforderlich".
Jeder Knotenpunkt hat einen ähnlichen Aufbau und speichert Software, die es ihm ermöglicht, zusammen mit irgendeinem Bauteil benutzt zu werden. Der grundsätzliche Aufbau eines Knotenpunkts ist in 5 dargestellt und weist einen Mikroprozessor 150 (CPU und TPU), der mit einem Knotenpunkt-Taktgeber 151 verbunden ist, und einen Mehrprozeß-Scheduler 152 auf. Im Betrieb wird der Taktgeber 151 eines der Knotenpunkte als Haupttaktgeber gewählt, und die anderen Knotenpunkt-Taktgeber wirken als Abhängige des Haupttaktgebers, so daß sie mit ihm synchronisiert werden. Die Kommunikation mit dem CAN-Bus 24 geschieht über eine Steuereinrichtung 153, die über ein Unterbrechungssteuerprogramm (ISR = Interrupt Service Routine) 154 mit einem Nachrichtenverteiler 155 verbunden ist. Die Software für diese Untersysteme, die durch den Knotenpunkt implementiert sind, ist in 156 gespeichert. Jede physische Vorrichtung, z.B. ein Motor, eine Weiche oder ein Sensor, wird durch entsprechende Vorrichtungssteuereinrichtungen 157 angetrieben, die mit Vorrichtungstreibern 158 und über E/A-Platinen 159 mit den Vorrichtungen selbst kommunizieren.
Die Untersysteme arbeiten mit entsprechenden Lebenszyklen, wobei eine Umschaltung zwischen den Lebenszyklen durch das Maschinenbetriebs-Untersystem 101 gesteuert wird. Beim Starten bzw. Hochfahren beginnt eine Anfangsinstallierungsstufe jedes Lebenszyklus, bei der verschiedene Parameter in die Knotenpunkte 23, 32, 43, 62 heruntergeladen werden, so daß ein Betrieb der Softwarekomponenten möglich ist, die zur Steuerung der an die jeweiligen Knotenpunkte angeschlossenen Hardware-Bauteile erforderlich sind. Außerdem bestimmt jeder Knotenpunkt für jedes seiner Bauteile die Ziele, die eine Banknote an diesem Bauteil vorbeibringen, und den Ort dieses Bauteils in dem System relativ zu seinem Anfang. Dies ermöglicht es, danach voraussichtliche Ankunftszeiten zu bestimmen. Anfänglich werden diese Details direkt aus der GCC-Datei in die relevanten Bauteile kopiert.
Nach dem Installieren und einer Initialisierungsphase schaltet der Lebenszyklus auf eine "Betrieb"-Phase um. In dieser Phase bewirkt das Förderer-Untersystem 104, daß die Fördersysteme 15, 30, 24, 41 und 60 mit ihrer normalen Fördergeschwindigkeit laufen und Banknoten vom Stapel 11 in das Fördersystem 15 befördert werden. Sobald der Sensor 21 für neue Banknoten eine Banknote feststellt, wird diese Information von dem Knotenpunkt 23 verarbeitet, um einer Banknote eine ID zuzuordnen und die Ankunftszeit der Banknote zu stempeln. Diese Information wird dann über den Bus 24 in die anderen Knotenpunkte unter Verwendung einer Neue-Banknote-Nachricht übertragen, so daß jeder sein eigenes Banknotenregister einstellen und eine Eintragung in diesem örtlichen Banknotenregister vornehmen kann.
Beim Empfang einer Neue-Banknote-Nachricht bestimmt jeder Knotenpunkt, welches seiner Bauteile die Banknote aufnehmen kann, und berechnet dann eine voraussichtliche Ankunftszeit für dieses Bauteil, die dann gespeichert wird.
Die Banknote wird dann zum Sortiermodul 2 weiterbefördert, wo ihre Ankunft durch den Sensor 33 festgestellt wird. Dieser Sensor ist dann ein Aktualisierungssensor, und das Banknotenverfolgungs-Untersystem bestimmt die Ankunftszeit der Banknote und vergleicht diese mit der zuvor für diesen Sensor bestimmten voraussichtlichen Ankunftszeit (ETA). Wenn sich die Lage der Banknote geändert hatte, z.B. durch Verrutschen, dann erzeugt das Banknotenverfolgungs-Untersystem in dem Knotenpunkt 32 eine Banknoten-Lage-Aktualisierungsnachricht, die die korrigierte Zeit und die Banknoten-ID enthält und dann an die an dem Bus 24 stromunterhalb angeschlossenen Knotenpunkte gesendet wird. Diese Knotenpunkte aktualisieren dann ihre Banknotenregister entsprechend, und wenn irgendeines der an diesen Knotenpunkten angebrachten Bauteile den Empfang einer Banknote erwartet, dann wird eine Banknoten-Ankunftszeit-Aktualisierungsnachricht an die Steuerungssoftware des sich auf dieses Bauteil beziehenden Untersystems gesandt, das dann die Berechnung einer neuen voraussichtlichen Ankunftszeit freigibt.
Die Banknote wird dann zum Sensor 35 weiterbefördert. Das Banknotensortierungs- und -wegleitungs-Untersystem 108 verarbeitet dann die vom Sensor 35 erhaltene Information. Das Banknotenwegleitungs-Untersystem 108 enthält ferner Weichen-Softwarekomponenten, die den Weichen 50, 51 zugeordnet sind und mithin in aktiver Form im Knotenpunkt 43 zur physischen Leitung einer Banknote auf ihrem Weg zu einem zugeordneten Ziel. Die Zielinformation wird an alle stromunterhalb liegenden Knotenpunkte zur Speicherung in ihrem Banknotenregister als Banknotenzielnachricht gesandt.
Die Banknote wird zum Stapelungsmodul 3 weiterbefördert und von dem Aktualisierungssensor 44 festgestellt, der eine Banknotenlage-Aktualisierungsnachricht erzeugen kann, wie es im Zusammenhang mit dem Sensor 33 beschrieben wurde. Die Weichen-Softwarekomponenten im Knotenpunkt 43, die einen Teil des Stapelungs-Untersystems 109 bilden, fragen das Banknotenregister in regelmäßigen Abständen nach einer Information bezüglich der nächsten Banknote ab und berechnen deren Ankunftszeit an der Weiche. Wenn festgestellt worden ist, daß die Banknote angekommen ist, wird die Weiche entsprechend der Zielinformation eingestellt. Zu diesem Zweck wird in dem Knotenpunkt 43 für jede der Weichen 50, 51 eine Tabelle erstellt, die eine Konkordanz zwischen dem endgültigen Ziel einer Banknote, wie es von dem Banknotenwegleitungs-Untersystem bestimmt wurde, und der Lage der Weiche enthält. Wenn daher das endgültige Ziel der Shredder 65 ist, bestimmt jede Weiche 50, 51, daß sie die Lage beibehalten muß, in der keine Umlenkung erfolgt, wenn die Banknote ankommt. Wenn das endgültige Ziel der Behälter 53 ist, dann muß die Weiche 50 die Lage beibehalten, in der keine Umlenkung erfolgt, während die Weiche 51 in ihre Umlenklage umgeschaltet werden muß.
Das Banknotenverfolgungs-Untersystem 105 überwacht den Durchgang der Banknote, während sie an jedem der Fühler 33, 44, 45, 63 ankommt, und dies ermöglicht es, ein Verrutschen der Banknote festzustellen. Diese Information wird dann an die anderen Knotenpunkte übermittelt.
Bei diesem einfachen Beispiel ist keine Umlenkung der Banknote aufgetreten, weil nur ein Zustandsfühler 35 vorhanden ist.
Bei Abschluß einer Banknotenbeförderungsoperation wird die nächste Stufe im Lebenszyklus eingeleitet, und typischerweise wird das System abgeschaltet.

Claims

Blattverarbeitungssystem, das aufweist: eine Anzahl von Blattverarbeitungsmodulen (1–4), die so miteinander verbunden sind, daß Blätter zwischen ihnen passieren können, wobei jeder Blattverarbeitungsmodul wenigstens ein Blattüberwachungs- oder Blattverarbeitungsbauteil aufweist; eine Gruppe von Knotenpunkten (23, 32, 43, 62), die jeweils einen Prozessor aufweisen, wobei jeder Blattverarbeitungsmodul durch einen oder mehrere Knotenpunkte gesteuert wird; ein verteiltes Steuerungssystem, das logisch in eine Anzahl von Untersystemen (100–109, 121) unterteilt ist, wobei die Funktionen jedes Untersystems durch einen oder mehrere der Knotenpunkte ausgeführt werden; und ein Kommunikationsnetz (24), das die Knotenpunkte so miteinander verbindet, daß sie synchron arbeiten und miteinander kommunizieren, wobei das Steuerungssystem ein Blattverfolgungs-Untersystem (105) aufweist, wobei das Blattverfolgungs-Untersystem ein Blattregister zur Speicherung von Informationen über jedes von dem Blattverarbeitungs-Untersystem verarbeitete Blatt aufweist und bei dem eine Kopie des Blattregisters in allen Knotenpunkten gespeichert ist, die das Blattverfolgungs-Untersystem bilden.
System nach Anspruch 1, bei dem jedes Untersystem entsprechend einem gemeinsamen Lebenszyklus arbeitet, wobei das Steuerungssystem ferner einen zentralen Maschinenkoordinator aufweist, der mit den Knotenpunkten zur Signalisierung von Schritten im Lebenszyklus der Knotenpunkte gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Blattregister Informationen speichert, die es den Knotenpunkten ermöglichen, die voraussichtliche Ankunftszeit jedes Blattes in jedem mit dem Knotenpunkt verbundenen Bauteil zu bestimmen.
System nach Anspruch 3, bei dem jeder Knotenpunkt einen Speicher zur Speicherung der voraussichtlichen Ankunftszeit(en) aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Blattregister Informationen bezüglich des Ziels des Blattes speichert.
System nach Anspruch 5, bei dem das gespeicherte Ziel das Endziel des Blattes in dem System ist, wobei jeder Knotenpunkt für das oder jedes seiner Bauteile eine Tabelle speichert, die für jedes mögliche Ziel anzeigt, ob das Blatt durch das Bauteil verarbeitet oder überwacht wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Blattverfolgungssystem so ausgebildet ist, daß es die Informationen in dem Blattregister aktualisiert, um Änderungen bei dem erwarteten Durchlauf von Blättern zu berücksichtigen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Steuerungssystem ein Blattwegleit-Untersystem (108) zur Bestimmung des Ziels von Blättern, die in das Blattverarbeitungssystem eingegeben werden, aufweist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Blattverarbeitungsbauteil eine der folgenden Baueinheiten aufweist: einen Sensor (21, 33, 44, 45, 54, 55, 63, 35), eine Weiche, einen Förderer, einen Stapler, einen Bandagierer und einen Zähler.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Knotenpunkt einen örtlichen Taktgeber (151) aufweist, wobei der Taktgeber eines der Knotenpunkte einen Systemtaktgeber bildet, mit dem die anderen örtlichen Taktgeber synchronisiert sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Knotenpunkt-Prozessor Programme speichert, die durch Eingabe geeigneter Parameter so angepaßt werden können, daß sie mit einer Anzahl verschiedener Blattverarbeitungs- oder Blattüberwachungsbauteile zusammenarbeiten können.
System nach Anspruch 11, bei dem die Parameter aus einer zentralen Maschinendatei eingegeben werden.