WO2013124050A1 - Verfahren zur steuerung eines systems - Google Patents

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WO2013124050A1
WO2013124050A1 PCT/EP2013/000476 EP2013000476W WO2013124050A1 WO 2013124050 A1 WO2013124050 A1 WO 2013124050A1 EP 2013000476 W EP2013000476 W EP 2013000476W WO 2013124050 A1 WO2013124050 A1 WO 2013124050A1
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control
control unit
sei
control data
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PCT/EP2013/000476
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Werner Pollmann
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Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
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    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24178—Controlled device decides which redundant controller will be active

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a system which comprises at least two control units, namely a first control unit and a second control unit
  • Control unit at least one actuator and at least one sensor.
  • the control units generate control data for the at least one actuator on the basis of the information of the at least one sensor.
  • the automation technology is implemented redundantly. If a part of the automation technology fails, then a functionally identical part, which is duplicated, can take over the failed function, whereby the
  • Such a system is usually constructed as follows (see FIG. 1):
  • Communication network connected to which in turn represents the connection to the input and output units (sensors / actuators) of the system.
  • everything is redundant from the controller to the communication level, while the sensor / actuator level is often not redundant.
  • the redundancy with regard to the control is realized by a first control unit as master control takes over the control of the system, while a second control unit waits as a slave control on the failure of the master control. For this purpose, there is a constant adjustment between the two control units via a communication connection.
  • the controller master / slave
  • Actuator level The sensors deliver the data either to the master or to both controllers.
  • the actuators are addressed by the master control and supplied with data. If the master control fails, the slave controller assumes communication with the sensors and actuators, although the sensor / actuator level does not notice this. The actuators have no influence on where the control data comes from. From the documents DE 10 2005 027 666 B3 and WO 91/08535 A1 system control methods using mutually communicating master and slave controllers are known.
  • the object of the invention is to provide a method for controlling a generic system that in a simple and reliable way high availability and
  • the method according to the invention is characterized in that the at least one actuator receives the control data of both the first control units and the control data of the second control unit.
  • the actuator according to the invention is designed such that the latter himself (autonomously) decides whether he is responsible for the execution of his
  • Actuator uses the control data of the first or second control unit.
  • the actuators are the managers for the redundant system and the higher-level control units work as pure data suppliers.
  • the actuators are constantly from both superimposed control units with
  • Control units is not necessary. Accordingly, an expensive and expensive communication connection can be made by cable or by radio between the two
  • Control units omitted. This is of particular advantage when the two control units are spatially far apart. The two control units are equivalent. A further advantage is that the switching times are reduced, since an actuator already notices within a communication cycle in a communication network whether a control unit is present or not. An appropriate match between a master control and a slave control typically takes significantly longer. The control units do not have to align with each other, causing the
  • Control software is considerably easier. Further, the up and down of actuators, e.g. in the energy management or service case, simply possible without the control units need to know about this.
  • the control units need no information about where a
  • control units also do not have to be adjusted by software technology.
  • the communication network can be constructed in different variants without the quality of the
  • the actuator has a selection means, via which the actuator automatically selects whether the control data of the first or the second control unit is used for the execution of the actuator function.
  • a selection means a manually operable selector switch, for example a so-called DIP switch, can be used on the actuator.
  • a selection criterion in the control program of the control electronics of the actuator is used as the selection means.
  • the actuator automatically selects the control data of the second one
  • Control unit for the execution of the actuator function off and vice versa.
  • the at least one actuator transmits
  • Synchronization signal to the two control units, whereupon the two Control units, the information of at least one. Interrogate sensors and send based on the updated sensor information corresponding control data to the actuator. In this way it is ensured that the two Steuerüngsöen each use the latest sensor data for the actuation of Aktöreti.
  • a communication action network preferably a bus system.
  • FIG. 2 shows the switching from the master control to the slave control in the event of a failure of the master control
  • Figure 3A-3E different variants for the construction of the communication network
  • Figure 4 shows a system for controlling an escape route marker lighting and / or emergency lighting in a vehicle tunnel, the various designed as a switch actuators for on and
  • SE 1 shows a system according to the prior art with two control units (SEI, SE2) in which the first control unit (SEI) as the master control and the second
  • Control unit (SE2) is designed as a slave control.
  • the two control units (SE 1, SE2) are connected via an annular communication network with sensors (S) and actuators (A).
  • the master control generates the control data for the actuators (A) on the basis of the information from the sensors (S).
  • Master control and slave control monitor, so that in case of failure of the master control system control is taken over by the slave control (see Figure 2).
  • two equivalent control units SEI and (SE2) are provided which need not communicate with each other.
  • the at least one actuator (A) or the actuators (A) receives the control data of both the first control units (SEI) and the control data of the second control unit (SE2).
  • the system availability in case of failure of a control unit is inventively realized by the use of intelligent actuators (A), wherein each actuator (A) is designed such that the latter himself decides whether he for the execution of its actuator function, the control data of the first or second control unit ( SEI, SE2).
  • SEI, SE2 the control data of the first or second control unit
  • the communication network can be constructed in different variants without affecting the quality of the redundancy behavior. This is a decisive advantage, especially with spatially separated control units (SEI, SE2). Possible different construction variants for a communication network according to the invention are shown in FIGS. 3A to 3D. In the figures, a system with only 2 actuators (AI, A2) is shown for simplicity.
  • Each of the two control units (SEI, SE2) is connected to all actuators (A1, A2) via a communication channel.
  • the actuator (AI) has by default selected the control unit (SEI) as supplier for the control data for executing its actuator function
  • the actuator (A2) has by default selected the control unit (SE2) as supplier for the control data for executing its actuator function.
  • the actuator (A1) has by default selected the control unit (SE2) as supplier for the control data for executing its actuator function
  • the actuator (A2) has by default selected the control unit (SE1) as supplier for the control data for executing its actuator function.
  • both actuators (AI, A2) have by default selected the control unit (SE2) as suppliers for the control data for executing their respective actuator function.
  • both actuators (A1, A2) have selected the control unit (SEI) as standard.
  • Figure 3 E shows a ring-shaped communication network.
  • the actuator (A) according to the invention can be, for example, a lighting means which can be switched on and off, a servomotor or a valve.
  • the sensor (S) according to the invention may, for example, be a light barrier, a potentiometer, an ultrasonic sensor, a level sensor or a smoke detector.
  • FIG. 4 schematically shows a system for controlling an escape route marker lighting (4) and / or emergency lighting in a tunnel used by vehicles.
  • the lateral tunnel boundaries are indicated by the tunnel walls (3).
  • a plurality of sensors (S) are now arranged at certain intervals.
  • sensors (S) are designed to detect the position and / or movement of vehicles (1) or to detect smoke and / or fire.
  • the number and distances between the sensors depend on the length of the tunnel and the length of the vehicles passing through the tunnel (1).
  • the first type of sensors (S) designed to detect the position and / or movement of vehicles (1) is indicated by a square symbol in FIG.
  • the second type of sensor (S) designed to detect smoke and / or fire is indicated by a circular symbol in FIG.
  • SEI, SE2 2 control units
  • the two control units (SEI, SE2) within the tunnel as far as possible from each other, so that, for example, in a fire or a mechanical impact not both control units are damaged.
  • the first control unit (SEI) is preferably arranged in the region of the tunnel entrance and the second control unit (SE2) in the region of the tunnel exit. Lying a vehicle (1) within a tunnel is an emergency situation. If a vehicle (1) remains in the tunnel, i. is no longer moving, this is detected via the sensors (S).
  • the control units (SEI, SE2) can use the sensor information to determine whether a vehicle has remained in the tunnel.
  • control units SEI, SE2
  • SEI the control units
  • SE2 can also use the sensor information to determine in which section of the route the vehicle (1) has remained. In such an emergency situation, a safe evacuation of the vehicle occupants from the tunnel has the highest priority. Inside the tunnel, to enable and facilitate the exit of the tunnel from the tunnel
  • Escape route lighting (4) and / or emergency lighting provided is switched on via the control units (SEI, SE2), if - as described above, an emergency situation is detected.
  • a single escape route lighting (4) or emergency lighting is provided in the tunnel, which is switched on and off via an actuator designed as a switch (A).
  • This actuator (A) is in turn connected to both control units (SEI, SE2) and receives from both control units (SEI, SE2) the control data for executing its
  • Actuator function switching on and off of escape route lighting or emergency lighting.
  • this actuator (A) according to the invention is designed such that it itself decides whether it uses the control data of the first or second control unit for the execution of its actuator function.
  • the escape route marker illumination (4) does not consist of a single illumination device, but of a plurality of arranged in the tunnel longitudinal direction to both tunnel sides parts, each part is formed for example as a so-called light band (4).
  • Each light band (4) is assigned a separate actuator (A).
  • the number and distances of the light bands (4) to each other are different depending on the tunnel.
  • the light bands in turn preferably consist in turn of a plurality of switchable lighting segments, wherein a direction-dependent running light can be generated by selectively switching on and off of the individual segments. For illuminating the individual segments, light-emitting diodes are preferably used.
  • the direction-dependent running light marks the vehicle occupant the escape route to the nearest tunnel exit or emergency exit.
  • the reference numeral 4 is used both for the escape route marker lighting as a whole and - if available - for their parts. It is provided in an embodiment that each light band (4) as part of
  • Escape route marker lighting (4) is associated with a separate inventive actuator (A) for switching on and off the light band, each of these actuators (A) with the two control units (SEI, SE2) is connected.
  • each segment of a light band has its own actuator according to the invention for switching the respective one on and off
  • Light segment is provided - see Figure 5.
  • a light band consisting of 10 segments (4.1, 4.2, ...) is shown, each light segment is assigned a separate designed as a switch actuator (A1, A2, ).
  • Each of these actuators is in turn connected to both control units (SE1, SE2).
  • SE1, SE2 control units
  • the individual light segments are switched on or off in succession. This is illustrated schematically in FIG. 5 on the basis of the time courses.
  • individual parts (4) of the escape route marker illumination are selectively switched on via the actuators (A) in order to provide the vehicle occupant with the nearest and safest escape route to a tunnel exit or emergency exit.
  • the information of smoke and / or fire sensors S) are used to control the escape route marker lighting (4). This avoids an escape route to the nearest one
  • Tunnel exit or emergency exit is displayed, which would lead through a smoke and fire zone in the tunnel.
  • escape route marking illumination (4) which extends over the entire length of the tunnel and consists of a multiplicity of parts (eg light bands)
  • a non-synchronicity of the two control units (SE1, SE2) takes place, in particular when a running light is generated as disturbing noticeable when actuators (A) the data
  • At least one of the actuators (A) sends a synchronization signal to the two control units (SEI, SE2), whereupon the two control units query the information of the sensors and according to the updated sensor information correspondingly synchronized control data to the actuators ( A) send.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Systems beschrieben, das aus mindestens zwei Steuerungseinheiten, nämlich einer ersten Steuerungseinheit (SEI) und einer zweiten Steuerüngseinheit (SE2), mindestens einem Aktor (Ä) und mindestens einem Sensor (S) besteht. Dabei erzeugen die Steuerungseinheiten (SEl 5 SE2) anhand der Information des Sensors (S) Steuerungsdaten für den mindestens einen Aktor (A). Erfindungsgemäß empfängt der mindestens eine Aktor (A) die Steuerungsdaten sowohl der ersten Steuerungseinheiten (SEI) als auch die Steuerungsdaten der zweiten Steuerungseinheit (SE2), wobei der Aktor (A) derart ausgebildet ist, dass dieser selbst darüber entscheidet, ob er für die Ausführung seiner Aktorfunktion die Steuerungsdaten der ersten öder zweiten Steuerungseinheit verwendet.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Systems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Steuerung eines Systems, das aus mindestens zwei Steuerungseinheiten, nämlich einer ersten Steuerungseinheit und einer zweiten
Steuerungseinheit, mindestens einem Aktor und mindestens einem Sensor besteht. Dabei erzeugen die Steuerungseinheiten anhand der Information des mindestens einen Sensors Steuerungsdaten für den mindestens einen Aktor. In vielen Systemen, bei denen eine hohe Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit benötigt wird, z.B. bei Automatisierungssystemen der Produktionstechnik (z.B. in der Pharmaindustrie, der chemischen Industrie, der Automobilindustrie oder der Kraftwerksindustrie) oder in automatisierten Tunnelbeleuchtungssystemen, wird die Automatisierungstechnik redundant ausgeführt. Wenn ein Teil der Automatisierungstechnik ausfällt, so kann ein funktionsgleicher Teil, der doppelt vorhanden ist, die ausgefallene Funktion übernehmen, wodurch die
Funktionstüchtigkeit des Systems sichergestellt wird.
Ein solches System ist in der Regel wie folgt aufgebaut (siehe Figur 1):
An einer zentralen Steuerungseinheit ist ein redundantes, hochverfügbares
Kommunikationsnetzwerk angeschlossen, an das wiederum die Verbindung zu den Ein- und Ausgabeeinheiten (Sensoren / Aktoren) des Systems darstellt. Typischer Weise ist von der Steuerung bis zur Kommunikationsebene alles redundant ausgeführt, während die Sensor / Aktorebene häufig nicht redundant ausgeführt. Die Redundanz hinsichtlich der Steuerung wird realisiert, indem eine erste Steuerungseinheit als Master-Steuerung die Steuerung des Systems übernimmt, während eine zweite Steuerungseinheit als Slavesteuerung auf den Ausfall der Mastersteuerung wartet. Hierzu findet ein ständiger Abgleich zwischen den beiden Steuerungseinheiten über eine Kommunikationsverbindung statt. Die Steuerung (Master/Slave) kommuniziert dann über einen Kommunikationsweg mit der Sensor /
Aktorebene. Die Sensoren liefern entweder an den Master oder an beide Steuerungen die Daten. Die Aktoren werden von der Mastersteuerung angesprochen und mit Daten versorgt. Fällt die Mastersteuerung aus, übernimmt die Slavesteuerung die Kommunikation mit den Sensoren und Aktoren, wobei die die Sensor / Aktorebene hiervon nichts merkt. Die Aktoren haben keinen Einfluss darauf, woher die Steuerungsdaten kommen. Aus den Dokumenten DE 10 2005 027 666 B3 und WO 91/08535 A1 sind System- Steuerungsverfahren unter Verwendung von miteinander kommunizierenden Master- und Slavesteuerungen bekannt.
Aus den Dokumenten DE 199 29 645 A1, DE 10 2007 061 754 A1 und DE 196 44 126 A1 sind System zur Ansteuerung einer Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung bekannt.
Dabei ist die Etablierung einer Kommunikation zwischen Mastersteuerung und
Slavesteuerung zur Realisierung einer Redundanz auf Steuerungsebene in manchen Fällen mit besonderem Aufwand und Kosten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines gattungsgemäßen Systems anzugeben, dass in einfacher und zuverlässiger Weise eine hohe Verfügbarkeit und
Ausfallsicherheit bietet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die sich daran anschließenden abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf vorteilhafte
Ausführungsformen.
Das erfindungsgemäß Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Aktor die Steuerungsdaten sowohl der ersten Steuerungseinheiten als auch die Steuerungsdaten der zweiten Steuerungseinheit empfängt. Dabei ist der Aktor erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass dieser selbst (autonom) darüber entscheidet, ob er für die Ausführung seiner
Aktorfunktion die Steuerungsdaten der ersten oder zweiten Steuerungseinheit verwendet.
Die Grundidee besteht daher darin, dass die Aktoren die Manager für das redundante System sind und die überlagerten Steuerungseinheiten als reine Datenlieferanten arbeiten. Hierzu werden die Aktoren ständig von beiden überlagerten Steuerungseinheiten mit
Steuerungsdaten versorgt. Es findet also eine Kommunikation zwischen dem Aktor und beiden Steuerungseinheiten statt. Eine Kommunikation zwischen den beiden
Steuerungseinheiten ist nicht notwendig. Dementsprechend kann eine aufwendige und teuere Kommunikationsverbindung per Kabel oder per Funk zwischen den beiden
Steuerungseinheiten entfallen. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn die beiden Steuerungseinheiten räumlich weit voneinander entfernt sind. Die beiden Steuerungseinheiten sind gleichwertig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Umschaltzeiten sich verringern, da ein Aktor bereits innerhalb eines Kommunikationszyklusses in einem Kommunikationsnetzwerk merkt, ob eine Steuerungseinheit vorhanden ist oder nicht. Ein entsprechender Abgleich zwischen einer Mastersteuerung und einer Slavesteuerung dauert typischer Weise erheblich länger. Die Steuerungseinheiten müssen sich nicht untereinander abgleichen, wodurch die
Steuerungssoftware erheblich einfacher ist. Ferner ist das Ab und Hinzuschalten von Aktoren, z.B. im Energiemanagement- oder Servicefall, einfach möglich, ohne dass die Steuerungseinheiten hiervon Kenntnis haben müssen.
Die Steuerungseinheiten benötigen keine Information darüber, an welcher Stelle eine
Unterbrechung im System stattgefunden hat. Die Steuerungseinheiten müssen auch nicht softwaretechnisch darauf eingestellt werden.
Ein weiterer Vorteil liegt in dem Kommunikationsnetzwerk. Das Kommunikationsnetzwerk kann in unterschiedlichen Varianten aufgebaut werden ohne dass die Qualität des
Redundanzverhaltens zu beeinträchtigen. Besonders bei räumlich getrennten
Steuerungseinheiten ist dies ein entscheidender Vorteil.
In einer ersten Ausführungsform weist der Aktor ein Selektionsmittel auf, über das der Aktor automatisch auswählt, ob die Steuerungsdaten der ersten oder der zweiten Steuerungseinheit für die Ausführung der Aktorfunktion verwendet werden. Als Selektionsmittel kann ein manuell betätigbarer Auswahlschalter, beispielsweise eine sogenannter DIP-Schalter, am Aktor verwendet werden.
In einer zweiten Ausführungsform wird als Selektionsmittel ein Selektionskriterium in Steuerprogramm der Steuerungselektronik des Aktors verwendet.
Wenn die erste Steuerungseinheit ausfällt und von dieser keine Steuerungsdaten mehr empfangen werden, wählt der Aktor automatisch die Steuerungsdaten der zweiten
Steuerungseinheit für die Ausführung der Aktorfunktion aus und vice versa.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sendet der mindestens eine Aktor ein
Synchronisationssignal an die beiden Steuerungseinheiten, woraufhin die beiden Steuerungseinheiten die Information des mindestens einen. Sensors abfragen und anhand der aktualisierten Sensorinformation entsprechende Steuerungsdaten an den Aktor senden. Auf diese Weise wird sichergestellt, däss die beiden Steuerüngseinheiten jeweils die aktuellsten Sensordaten für die Ansteuerung der Aktöreti verwenden.
Für den Datenaustausch zwischen den beiden Steuerungseinheiten und dem mindestens einen Aktor wird ein, Kommunikaktionsnetzwerk, vorzugsweise ein Bussystem, verwendet.
Dabei erfolgt der Datenaustausch der beiden Steuerungseinheiten mit dem jeweils mindestens einen Sensor über dasselbe Kommunikationsnetzwerk, über das auch die Kommunikation mit dem mindestens einen Aktor erfolgt.
Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 ein redundantes System mit einer Mastersteuerung und einer Slavesteuerung nach dem Stand der Technik,
Figur 2 das Umschalten von der Mastersteuerung auf die Slavesteuerung bei Ausfall der Mastersteuerung,
Figur 3A-3E verschiedene Varianten zum Aufbau des Kommunikationsnetzwerkes, Figur 4 ein System zur Steuerung einer Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung und/oder einer Notfallbeleuchtung in einem Fahrzeugtunnel, die verschiedenen als Schalter ausgebildeten Aktoren zum Ein-und
Ausschalten von einzelnen Teilen der Fluchtwegmakierungs-Beleuchtung.
Figur 1 zeigt ein System nach dem Stand der Technik mit zwei Steuerungseinheiten (SEI, SE2) bei denen die erste Steuerungseinheit (SEI) als Mastersteuerung und die zweite
Steuerungseinheit (SE2) als Slavesteueuerung ausgebildet ist. Die beiden Steuerungseinheiten (SE 1 , SE2) sind über ein ringförmiges Kommunikationsnetzwerk mit Sensoren (S) und Aktoren (A) verbunden. Dabei erzeugt die Mastersteuerung anhand der Information der Sensoren (S) die Steuerungsdaten für die Aktoren (A). Mastersteuerung und Slavesteuerung überwachen sich, so dass bei Ausfall der Mastersteuerung die Systemsteuerung von der Slavesteuerung übernommen wird (siehe Figur 2).
Erfindungsgemäß sind zwei gleichwertige Steuerungseinheiten (SEI) und (SE2) vorgesehen, die miteinander nicht kommunizieren müssen. Dabei empfängt der mindestens eine Aktor (A) bzw. die Aktoren (A) die Steuerungsdaten sowohl der ersten Steuerungseinheiten (SEI) als auch die Steuerungsdaten der zweiten Steuerungseinheit (SE2). Die Systemverfügbarkeit bei Ausfall einer Steuerungseinheit wird erfindungsgemäß durch den Einsatz von intelligenten Aktoren (A) realisiert, wobei jeder Aktor (A) derart ausgebildet ist, dass dieser selbst darüber entscheidet, ob er für die Ausführung seiner Aktorfunktion die Steuerungsdaten der ersten oder zweiten Steuerungseinheit (SEI, SE2) verwendet. Das Kommunikationsnetzwerk kann in unterschiedlichen Varianten aufgebaut werden, ohne dass die Qualität des Redundanzverhaltens beeinträchtigt wird. Besonders bei räumlich getrennten Steuerungseinheiten (SEI, SE2) ist dies ein entscheidender Vorteil. Mögliche verschiedene Aufbauvarianten für ein erfindungsgemäßes Kommunikationsnetzwerk sind in den Figuren 3A bis 3D dargestellt. In den Figuren ist zur Vereinfachung ein System mit nur 2 Aktoren (AI, A2) dargestellt. Der mindestens eine Sensor bzw. die
Sensoren sind in diesen Figuren nicht dargestellt. Jede der beiden Steuerungseinheiten (SEI, SE2) ist über einen Kommunikationskanal mit allen Aktoren (A1, A2) verbunden. Gemäß Figur 3A hat der Aktor (AI) standardmäßig die Steuerungseinheit (SEI) als Lieferanten für die Steuerungsdaten zur Ausführung seiner Aktorfunktion selektiert, während der Aktor (A2) standardmäßig die Steuerungseinheit (SE2) als Lieferanten für die Steuerungsdaten zur Ausführung seiner Aktorfunktion selektiert hat. Gemäß Figur 3B hat der Aktor (A1) standardmäßig die Steuerungseinheit (SE2) als Lieferanten für die Steuerungsdaten zur Ausführung seiner Aktorfunktion selektiert, während der Aktor (A2) standardmäßig die Steuerungseinheit (SE1) als Lieferanten für die Steuerungsdaten zur Ausführung seiner Aktorfunktion selektiert hat. Gemäß Figur 3C haben beide Aktoren (AI, A2) standardmäßig die Steuerungseinheit (SE2) als Lieferanten für die Steuerungsdaten zur Ausführung ihrer jeweiligen Aktorfunktion selektiert, gemäß Figur 3D haben beide Aktoren (A1, A2) standardmäßig die Steuerungseinheit (SEI) selektiert.
Bei Ausfall einer Steuerungseinheit (SE1, SE2) schalten die Aktoren (A1, A2) automatisch auf die jeweils andere Steuerungseinheit um. Wenn die erste Steuerungseinheit (SEI) ausfällt und von dieser keine Steuerungsdaten mehr empfangen werden, wählen die Aktoren (A1, A2) automatisch die Steuerungsdaten der zweiten Steuerungseinheit (SE2) für die Ausführung ihrer jeweiligen Aktorfunktion aus und vice versa. Figur 3 E zeigt ein ringförmig aufgebautes Kommunikationsnetzwerk.
Bei dem erfindungsgemäße Aktor (A) kann es sich beispielsweise um ein ein- und abschaltbares Beleuchtungsmittel, einen Stellmotor oder um ein Ventil handeln. Bei dem erfindungsgemäßen Sensor (S) kann es sich bspw. um eine Lichtschranke, ein Potentiometer, einen Ultraschallsensor, einen Füllstandsgeber oder einen Rauchmelder handeln. In Figur 4 ist schematisch ein System zur Steuerung einer Fluchtwegmarkierungs- Beleuchtung (4) und/oder einer Notfallbeleuchtung in einem von Fahrzeugen befahrenen Tunnel dargestellt. Die seitlichen Tunnelbegrenzungen sind durch die Tunnelwände (3) angedeutet. Innerhalb des Tunnels befinden sich Schienen (2) auf denen schienengebundene Fahrzeuge/Züge (1) den Tunnel passieren. In Längsrichtung des Tunnels sind nun in bestimmten Abständen eine Vielzahl von Sensoren (S) angeordnet. Diese Sensoren (S) sind zur Detektion der Position und/oder der Bewegung von Fahrzeugen (1) oder zur Detektion von Rauch und/oder Feuer ausgebildet. Die Anzahl und die Abstände der Sensoren untereinander richtet sich nach der Tunnellänge und der Länge der durch den Tunnel fahrenden Fahrzeuge (1). Die erste Sorte von Sensoren (S), die zur Detektion der Position und/oder der Bewegung von Fahrzeugen (1) ausgebildet ist, ist in Figur 4 durch ein quadratisches Symbol gekennzeichnet. Die zweite Sorte von Sensoren (S), die zur Detektion von Rauch und/oder Feuer ausgebildet ist, ist in Figur 4 durch ein kreisrundes Symbol gekennzeichnet. Für die konkrete technische Ausgestaltung dieser Sensoren (S) kann der Fachmann auf die ihm geläufigen Positions-, Bewegungs- Rauch- bzw. Feuersensoren zurückgreifen. Jeder dieser Sensoren steht mit 2 Steuerungseinheiten (SEI, SE2) in
Verbindung und sendet seine Sensorinformationen an diese. Aus Sicherheitsgründen sind die beiden Steuerungseinheiten (SEI, SE2) innerhalb des Tunnels möglichst weit voneinander beabstandet, so dass bspw. bei einem Brand oder bei einer mechanischen Einwirkung nicht beide Steuerungseinheiten beschädigt werden. Dabei ist die erste Steuerungseinheit (SEI) bevorzugt im Bereich der Tunneleinfahrt und die zweite Steuerungseinheit (SE2) im Bereich der Tunnelausfahrt angeordnet. Das Liegenbleiben eines Fahrzeugs (1) innerhalb eines Tunnels stellt eine Notfallsituation dar. Falls ein Fahrzeug (1) im Tunnel liegen bleibt, d.h. sich nicht mehr bewegt, wird dies über die Sensoren (S) detektiert. Die Steuerungseinheiten (SEI , SE2) können anhand der Sensorinformationen feststellen, ob ein Fahrzeug im Tunnel liegengeblieben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Steuerungseinheiten (SEI, SE2) anhand der Sensorinformationen auch noch ermitteln, in welchem Streckenabschnitt das Fahrzeug (1) liegengeblieben ist. In einer solchen Notfallsituation hat eine sichere Evakuierung der Fahrzeuginsassen aus dem Tunnel höchste Priorität. Um den Fahrzeuginsassen das Verlassen des Tunnels zu ermöglichen und zu erleichtern, ist innerhalb des Tunnels eine
Fluchtwegmakierungs-Beleuchtung (4) und/oder eine Notfallbeleuchtung vorgesehen, die über die Steuerungseinheiten (SEI, SE2) eingeschaltet wird, wenn - wie vorstehend beschrieben- , eine Notfallsituation detektiert wird. Im einfachsten Fall ist in dem Tunnel eine einzige Fluchtwegmakierungs-Beleuchtung (4) bzw. Notfallbeleuchtung vorgesehen, die über einen als Schalter ausgebildeten Aktor (A) ein-und ausgeschaltet wird. Dieser Aktor (A) ist nun wiederum mit beiden Steuerungseinheiten (SEI, SE2) verbunden und empfängt von beiden Steuerungseinheiten (SEI , SE2) die Steuerungsdaten zur Ausführung seiner
Aktorfunktion (Ein- und Ausschalten der Fluchtwegmakierungs- bzw. Notfallbeleuchtung). Dabei ist dieser Aktor (A) erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass dieser selbst darüber entscheidet, ob er für die Ausführung seiner Aktorfunktion die Steuerungsdaten der ersten oder zweiten Steuerungseinheit verwendet. Somit wird eine Redundanz hinsichtlich des
Empfangs der Steuerungsdaten geschaffen, ohne dass die beiden Steuerungseinheiten (SEI, SE2) miteinander per Kabel oder Funk verbunden sein müssen. Da eine Verbindung der beiden, räumlich weit voneinander entfernten Steuerungseinheiten (SEI, SE2) in einem Tunnel sehr aufwendig und kostenintensiv ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren mit der speziellen Ausgestaltung der Aktoren (A) in diesem Anwendungsfall besonders vorteilhaft.
Wie in Figur 4 dargestellt, besteht die Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung (4) nicht aus einer einzigen Beleuchtungseinrichtung, sondern aus einer Vielzahl von in Tunnellängsrichtung zu beiden Tunnelseiten angeordneten Teilen, wobei jeder Teil beispielsweise als sogenanntes Lichtband (4) ausgebildet ist. Jedem Lichtband (4) ist dabei ein eigener Aktor (A) zugeordnet. Die Anzahl und die Abstände der Lichtbänder (4) zueinander sind dabei je nach Tunnel unterschiedlich. Die Lichtbänder ihrerseits bestehen vorzugsweise wiederum aus mehreren schaltbaren Beleuchtungssegmenten, wobei durch selektives Ein- und Ausschalten der einzelnen Segmente ein richtungsabhängiges Lauflicht erzeugt werden kann. Zur Beleuchtung der einzelnen Segmente werden bevorzugt Leuchtdioden verwendet. Das richtungsabhängige Lauflicht markiert den Fahrzeuginsassen den Fluchtweg zum nächstgelegenen Tunnelausgang bzw. Notausgang. Das Bezugszeichen 4 wird sowohl für die Fluchtwegmarkierungs- Beleuchtung insgesamt als auch - wenn vorhanden - für deren Teile verwandt. Es ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass jedem Lichtband (4) als Teil der
Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung (4) ein eigener erfindungsgemäßer Aktor (A) zum Ein- und Ausschalten des Lichtbandes zugeordnet ist, wobei jeder dieser Aktoren (A) mit den beiden Steuerungseinheiten (SEI , SE2) verbunden ist. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass jedem Segment eines Lichtbandes ein eigener erfindungsgemäßer Aktor zum Ein-und Ausschalten des jeweiligen
Lichtsegmentes vorgesehen ist - siehe Figur 5. Dort ist ein Lichtband bestehend aus 10 Segmenten (4.1, 4.2, ...) dargestellt, wobei jedem Lichtsegment ein separater als Schalter ausgebildeter Aktor (A1, A2, ...) zugeordnet ist. Jeder dieser Aktoren ist wiederum mit beiden Steuerungseinheiten (SE1 , SE2) verbunden. Zur Erzeugung eines Lauflichtes werden die einzelnen Lichtsegmente nacheinander ein- bzw. ausgeschaltet. Dies wird in Figur 5 schematisch anhand der Zeitverläufe veranschaulicht. Je nachdem in welchem Streckenabschnitt das Fahrzeug liegen bleibt, was über die Sensoren (S) detektiert wird, werden einzelne Teile (4) der Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung über die Aktoren (A) gezielt eingeschaltet, um den Fahrzeuginsassen den nächstgelegenen und sichersten Fluchtweg zu einem Tunnelausgang bzw. Notausgang anzuzeigen. In einer vorteilhaften Ausführungsform werden zur Ansteuerung der Fluchtwegmarkierungs- Beleuchtung (4) auch noch die Informationen von Rauch-und/oder Feuersensoren S) verwendet. So kann vermieden werden, dass ein Fluchtweg zum nächstgelegenen
Tunnelausgang bzw. Notausgang angezeigt wird, der durch eine Rauch- und Brandzone im Tunnel führen würde.
Bei einer Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung (4), die sich über die gesamte Länge des Tunnels erstreckt und aus einer Vielzahl von Teilen (z.B. Lichtbändern) besteht, macht sich eine Nicht-Synchronität der beiden Steuerungseinheiten (SE1, SE2) insbesondere bei der Erzeugung eines Lauflichtes als störend bemerkbar, wenn Aktoren (A) die Daten
unterschiedlicher Steuerungseinheiten verwenden oder für den Empfang der Steuerungsdaten eine andere Steuerungseinheit auswählen. Vor diesem Hintergrund ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens einer der Aktoren(A) ein Synchronisationssignal an die beiden Steuerungseinheiten (SEI, SE2) sendet, woraufhin die beiden Steuerungseinheiten die Information der Sensoren abfragen und anhand der aktualisierten Sensorinformation entsprechend synchronisierte Steuerungsdaten an die Aktoren (A) senden.

Claims

Patentansprüche:
1) Verfahren zur Steuerung eines Systems bestehend aus
- mindestens zwei Steuerungseinheiten, nämlich einer ersten Steuerungseinheit (SEI) und einer zweiten Steuerungseinheit (SE2),
- mindestens einem Aktor (A),
- mindestens einem Sensor, (S)
wobei die Steuerungseinheiten (SEI, SE2) anhand der Information des Sensors (S) Steuerungsdaten für den Aktor (A) erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktor (A) die Steuerungsdaten sowohl der ersten Steuerungseinheiten (SEI) als auch die Steuerungsdaten der zweiten Steuerungseinheit (SE2) empfängt,
der Aktor (A) derart ausgebildet ist, dass dieser selbst darüber entscheidet, ob er für die Ausführung seiner Aktorfunktion die Steuerungsdaten der ersten oder zweiten
Steuerungseinheit (SEI , SE2) verwendet.
2) Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktor (A) ein Selektionsmittel aufweist, über das der Aktor (A) automatisch auswählt, ob die Steuerungsdaten der ersten oder der zweiten Steuerungseinheit (SEI, SE2) für die Ausführung der Aktorfunktion verwendet werden.
3) Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionsmittel ein manuell betätigbarer
Auswahlschalter, beispielsweise eine sogenannter DIP-Schalter am Aktor (A) ist.
4) Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionsmittel ein Selektionskriterium in
Steuerprogramm der Steuerungselektronik des Aktors (A) ist. 5) Verfahren nach Anspruch einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass,
wenn die erste Steuerungseinheit (SEI) ausfällt und von dieser keine Steuerungsdaten mehr empfangen werden, der Aktor (A) automatisch die Steuerungsdaten der zweiten Steuerungseinheit (SE2) für die Ausführung der Aktorfunktion auswählt,
wenn die zweite Steuerungseinheit (SE2) ausfällt und von dieser keine Steuerungsdaten mehr empfangen werden, der Aktor (A) automatisch die Steuerungsdaten der ersten Steuerungseinheit (SEI) für die Ausführung der Aktorfunktion auswählt. 6) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (A) ein Synchronisationssignal an die beiden Steuerungseinheiten (SEI, SE2) sendet, woraufhin die beiden Steuerungseinheiten die Information des mindestens einen Sensors (S) abfragen und anhand der aktualisierten Sensorinformation entsprechende Steuerungsdaten an den Aktor (A) senden. 7) Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass für den Datenaustausch zwischen den beiden
Steuerungseinheiten (SEI, SE2) und dem mindestens einen Aktor (A) ein
Kommunikaktionsnetzwerk verwendet wird. 8) Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass als Kommunikationsnetzwerk ein Bussystem verwendet wird. 9) Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Datenaustausch zwischen den beiden
Steuerungseinheiten (SEI, SE2) und dem mindestens einen Sensor (S) über dasselbe Kommunikationsnetzwerk oder über dasselbe Bussystem erfolgt. 10) Verfahren zur Steuerung einer Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung (4) und/oder einer
Notfallbeleuchtung in einem von Fahrzeugen befahrenen Tunnel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) der mindestens eine Aktor (A) ausgebildet ist
a1.) zum Ein-und Ausschalten der Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung (4) und/oder der Notfallbeleuchtung
oder
a2) zum Ein-und Ausschalten von Teilen der Fluchtwegmarkierungs-Beleuchtung und/oder von Teilen der Notfallbeleuchtung b) der mindestens eine Sensor (S) ausgebildet ist
b1) zur Detektion der Position und/oder der Bewegung von Fahrzeugen
oder
b2) zur Detektion von Rauch und/oder Feuer. 11) Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Steuerungseinheit (SE1) im Bereich der Tunneleinfahrt und die zweite Steuerungseinheit (SE2) im Bereich der tunnelausfahrt angeordnet ist.
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