Ein derartiges Steuerungs-und/oder Regelungssystem ist beispielsweise aus der EP-A-0 401 188 bekannt. Das bekannte System besitzt eine her- kömmliche Busstruktur mit einem Master und einer Vielzahl von Slaves für die Kommunikation zwischen einer übergeordneten Steuereinheit und den Aktuatoren für ein Querprofilstellglied. Charakteristisch für eine sol- che, in vielen Bereichen der industriellen Steuerung seit längerem übliche Busstruktur ist, daß gleichzeitig alle Bus-Teilnehmer die Befehle des Ma- sters empfangen, normalerweise jedoch nur der die richtige Adresse auf- weisende angesprochene Slave den entsprechenden Befehl ausführt und anschließend dem Master antwortet.

Dies bringt u. a. den Nachteil mit sich, daß mit Ausnahme einer allgemei- nen Adressierung (Broadcast), bei der sämtliche Slaves angesprochen werden, zu einer bestimmten Zeit jeweils nur eine Aktion durchgeführt werden kann. Mit einer solchen Busstruktur ist auch die Verwendung mehrerer Master von vornherein ausgeschlossen so daß beispielsweise auch keine Möglichkeit besteht, nach dem Redundanzprinzip mehrere Steuereinheiten einzusetzen. Ein aktives Redundanzkonzept beispielswei- se mit automatischer Umschaltung im Falle eines Ausfalls ist praktisch nicht realisierbar. Zudem muß der Master stets auch die relevanten Sta- tus-und Alarmmeldungen abrufen, was insgesamt sehr zeitintensiv ist.

Die Anzahl der Busteilnehmer ist üblicherweise durch Bustreiber be- grenzt. Eine eventuell ins Auge gefaßte Realisierung mit einer an sich er- wünschten Fiberoptik-Hardware wäre mit großen Schwierigkeiten und er- heblichem Aufwand verbunden. Von Nachteil ist auch, daß für die einzel- nen Teilnehmer eine Hardware-Adreßcodierung erforderlich ist.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Steuerungs-und/oder Rege- lungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind und die bei deutlich höherem Daten- durchsatz optimal an die unterschiedlichsten Betriebsbedingungen an- paßbar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, die Aktuatoren intelligente Teilnehmer einer dezentralen Kommunikations-/Hardware- Struktur bilden, in der sie über einen geschlossenen Pipelinering und/oder ein lokales oder örtliches LAN-Netz (LAN = Local area network) miteinander gekoppelt sind.

Das erfindungsgemäße Steuerungs-und/oder Regelungssystem ist allge- mein zur Anwendung im Papierindustriebereich geeignet. Aufgrund der Verwendung beispielsweise eines geschlossenen Piplineringes ist jeder Teilnehmer stets nur mit den jeweils unmittelbar benachbarten Teilneh- mern verbunden. In diesem geschlossenen Pipelinering ist der letzte Teil- nehmer wieder mit dem ersten Teilnehmer verbunden. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung ist, daß die bisherige Unter- scheidung in Master und Slaves entfallen kann. Zudem können in der er- findungsgemäßen dezentralen Kommunikations-/Hardware-Struktur zu einem gegebenen Zeitpunkt auch mehrere Datenpakete ausgetauscht werden. Die maximale Anzahl von Datenpaketen, die gleichzeitig auf dem Ring übertragen werden kann, entspricht bei einem unidirektionalen Pipelinering der Anzahl der Teilnehmer, und bei einem bidirektionalen Ring der doppelten Teilnehmeranzahl. Gegenüber den bisherigen Steue- rungs-und/oder Regelungssystemen ergibt sich somit insgesamt eine be- trächtliche Erhöhung des Datendurchsatzes. Grundsätzlich können die Datenpakete auf dem Ring von jedem Teilnehmer zu jedem beliebigen Zeitpunkt ausgesendet werden, z. B. am Ende des laufenden Transfers.

Damit kann der bisher vorgesehene, stets als"bottleneck"wirkende Ma- ster entfallen. Auch ein Aktuator kann somit beispielsweise von sich aus eine Status/Alarm-Meldung auf den Ring absetzen, ohne daß er dazu auf eine vorherige Anfrage einer Steuereinheit warten muß.

Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform sind die Aktuato- ren zur Quer-und/oder Längsprofilregelung bestimmter Eigenschaften der Faserstoffbahn vorgesehen.

Außer den Aktuatoren kann insbesondere auch wenigstens eine Steuer- einheit als intelligenter Teilnehmer des geschlossenen Pipelineringes bzw. des lokalen LAN-Netzes vorgesehen sein. Dabei sind die Aktuatoren und die Steuereinheit vorzugsweise gleichberechtigte Teilnehmer des geschlos- senen Pipelineringes bzw. des lokalen LAN-Netzes.

Eine in der Praxis bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungs-und/oder Regelungssystems zeichnet sich dadurch aus, daß die dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur ohne Master gebildet ist.

Bei dem geschlossenen Pipelinering kann es sich um einen unidirektiona- len oder auch um einen bidirektionalen Ring handeln.

In der Praxis ist jedes über den geschlossenen Pipelinering übertragene Datenpaket mit einer Kennung versehen, wobei ein jeweiliges Datenpaket spätestens von dem Teilnehmer, der es ausgesendet hat, wieder vom Ring genommen wird. Ein betreffendes Datenpaket durchläuft den Ring somit höchstens einmal.

Die Größe der über den geschlossenen Pipelinering übertragenen Daten- pakete kann variabel und durch einen jeweiligen Teilnehmer des geschlos- senen Pipelinerings veränderbar sein. Somit können die Datenpakete beim Durchlauf durch den Ring durch die Teilnehmer insbesondere verkleinert oder vergrößert werden. Dies ist beispielsweise beim Senden von Sollwer- ten oder beim Lesen von Istwerten durch eine Steuereinheit sinnvoll. Da- bei kann jeder Teilnehmer die für ihn bestimmten Daten dem jeweiligen Datenpaket entnehmen, während er die von ihm kommenden Daten an das Datenpaket anhängt.

Die den intelligenten Teilnehmern des geschlossenen Pipelinerings zuge- ordneten Adressen sind zweckmäßigerweise durch deren jeweilige geome- trische Position in dem Pipelinering bestimmt.

Die Adressenvergabe für die intelligenten Teilnehmer des geschlossenen Pipelinerings erfolgt vorzugsweise automatisch. Sie kann beispielsweise während oder nach einer jeweiligen Inbetriebnahme des geschlossenen Pipelinerings erfolgen.

Ferner ist die Verwendung einer sogenannten"Broadcast"-Adresse mög- lich, die für Datenpakete reserviert ist, die an alle Teilnehmer des ge- schlossenen Pipelineringes gerichtet sind. Derartige, nicht nur für einzel- ne, sondern für alle Teilnehmer bestimmte Datenpakete werden bei freiem Ring, d. h. dann, wenn kein weiteres Datenpaket ausgesendet wurde, un- mittelbar nach einer Identifizierung des jeweiligen Datenpaket-Kopfes von einem betreffenden Teilnehmer an den nächsten Teilnehmer weitergege- ben.

Von besonderem Vorteil ist, wenn nach dem Redundanzprinzip wenigstens zwei Steuereinheiten als intelligente Teilnehmer des geschlossenen Pipeli- neringes bzw. des lokalen LAN-Netzes vorgesehen sind. Damit kann pro- blemlos insbesondere auch ein aktives Redundanzkonzept verwirklicht werden, bei dem z. B. die Aktionen zumindest einer aktiven Steuereinheit durch wenigstens eine redundante Steuereinheit überwacht werden. Im Fall einer fehlerhaften aktiven Steuereinheit kann die diese überwachende Steuereinheit beispielsweise eine entsprechende Fehlermeldung absetzen und/oder die fehlerhafte Steuereinheit automatisch abschalten und vor- zugsweise ersetzen.

Nachdem jeder Teilnehmer nur mit den unmittelbar benachbarten Teil- nehmern verbunden ist, läßt sich auf relativ einfache Weise eine auf Fi- beroptik basierende Hardware-Struktur realisieren. So kann der geschlos- sene Pipelinering beispielsweise auf der Basis einer Fiberoptik aufgebaut sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Ring zumindest teilweise über Koax, twisted pair und/oder dergleichen aufzubauen.

Bei einer in der Praxis bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Steuerungs-und/oder Regelungssystems sind die Aktuatoren mit eigenen Prozessoren versehen.

Vorzugsweise bildet der geschlossene Pipelinering bzw. das lokale LAN- Netz ein Multiprocessing-System. Dabei kann vorzugsweise jeder dem ge- schlossenen Pipelinering bzw. dem lokalen LAN-Netz zugeordnete Aktuator auf der Basis eines ihn betreffenden Teils eines Steuerungs-und/oder Re- gelungsalgorithmus arbeiten. Hierbei kann beispielsweise wieder eine Quer-und/oder Längsprofilregelung bestimmter Eigenschaften der Faser- stoffbahn vorgesehen sein.

Eine bevorzugte praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungs-und/oder Regelungssystems zeichnet sich dadurch aus, daß die dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur ohne Master gebildet ist und eine Quer-und/oder Längsprofilregelung bestimmter Eigenschaf- ten der Faserstoffbahn ausschließlich durch die parallel arbeitenden, mit eigenen Prozessoren versehenen Aktuatoren erfolgt, die über den ge- schlossenen Pipelinering bzw. das lokale LAN-Netz untereinander koordi- niert sind.

Bei einer praktischen Ausführungsform ist jeder dem geschlossenen Pipe- linering bzw. dem lokalen LAN-Netz zugeordnete Aktuator zumindest für solche Operationen wie insbesondere eine Positionsregelung, einen Selbsttest, eine Statusermittlung, die Kommunikation mit den anderen Teilnehmern des geschlossenen Pipelinerings bzw. des lokalen LAN-Netzes und/oder dergleichen ausgelegt. Wie bereits erwähnt, können die Aktuato- ren zusätzlich oder alternativ jedoch auch für komplexere Operationen ausgelegt sein. So ist bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform vorgesehen, daß vorzugsweise jeder dem geschlossenen Pipelinering bzw. dem lokalen LAN-Netz zugeordnete Aktuator auf der Basis eines ihn be- treffenden Teils eines Steuerungs-und/oder Regelungsalgorithmus arbei- tet. Der hierbei erforderliche höhere Datendurchsatz ist durch den ge- schlossenen Pipelinering bzw. das lokale LAN-Netz gewährleistet. Demge- genüber wäre die Verwendung einer herkömmlichen Master/Slave- Busstruktur mit einem erheblichen Koordinations-und Kommunikations- aufwand verbunden, was die praktische Ausführung einer solchen Ma- ster/Slave-Busstruktur praktisch ausschließen würde.

Zweckmäßigerweise ist die den geschlossenen Pipelinering bzw. das lokale LAN-Netz aufweisende dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur zumindest teilweise durch Standard-Hardwaremodule, durch ein Stan- dard-Betriebssystem und/oder durch Standard-Kommunikationsspezi- fikationen gebildet bzw. definiert. So können eine Standard-Hardware bei- spielsweise auf der Basis der x86-Familie von Intel (z. B. 80386EX), ein Standard-Betriebssystem beispielsweise auf der Basis des QNX-Neutrino und Standard-Kommunikations-Spezifikationen beispielsweise auf der Basis von Ethernet mit twisted pair oder FDDI mit Fiberoptik vorgesehen sein.

In der Praxis kann für einen Austausch von Daten eines Meßrahmens und/oder von Bedienstationen eine Kommunikation mit einem Quali- tätsüberwachungssystem (Quality Control System) erforderlich sein. Diese Kommunikation kann über weitere Prozessoren erfolgen, die vorzugsweise jedoch keinerlei Master-Funktion übernehmen, sondern ausschließlich dem Datenaustausch dienen.

Das Steuerungs-und/oder Regelungssystem kann zweckmäßigerweise so ausgelegt sein, daß parallele Meßwerte von ortsfesten, parallel arbeitenden Sensoren dezentral verarbeitet werden können.

Das lokale LAN-Netz basiert vorzugsweise auf Ethernet.

Der Pipelinering kann also insbesondere auch alternativ durch ein vor- zugsweise auf Ethernet basierendes sogenanntes lokales oder örtliches LAN-Netz (LAN = local area network) ersetzt werden. Dabei sieht jeder empfangende Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt den sendenden Teilnehmer, wobei nur ein Teilnehmer zu einem Zeitpunkt möglich ist, bei dem es sich allerdings um einen beliebigen Teilnehmer handeln kann. Jeder Teilneh- mer filtert die für ihn bestimmten Datenpakete heraus und beantwortet sie eventuell an den Sender. Dieses Konzept hat u. a. zur Folge, daß keine automatische Adreßvergabe mehr möglich ist. Diese muß nun manuell beim Konfigurieren des Systems geschehen. Es ist nach wie vor kein Ma- ster erforderlich, d. h. das System besitzt einen"Peer-To-Peer"-Aufbau, bei dem alle Teilnehmer gleichberechtigt sind. Das zuvor angegebene Redun- danzkonzept kann beibehalten werden. Demzufolge kann bei Ausfall einer Steuereinheit deren Funktion automatisch durch eine weitere Steuerein- heit übernommen werden. Die physikalische Verbindung der einzelnen Teilnehmer sowie deren Funktionen können grundsätzlich so wie in Ver- bindung mit dem Pipelinering sein. Das Konzept ist ebenso wie die Pipeli- nestruktur nicht mehr ein klassisches Bus-System mit einem Master und vielen Slaves, sondern ein Netzwerk-System mit lauter gleichberechtigten Teilnehmern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen un- ter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert ; in dieser zeigen Figur 1 die dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steue- rungs-und/oder Regelungssystems, Figur 2 die dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur eines weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steue- rungs-und/oder Regelungssystems und Figur 3 die dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur eines weiteres Ausführungsbeispiel.

Die in der Figur dargestellte dezentrale Kommunikations-/Hardware- Struktur 10 ist Teil eines Steuerungs-und/oder Regelungssystems einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn wie insbesondere einer Pa- pier-und/oder Kartonbahn mit mehreren jeweils wenigstens einem Stell- glied zugeordneten Aktuatoren zur Beeinflussung bestimmter Eigen- schaften der herzustellenden Faserstoffbahn.

Dabei bilden mehrere Aktuatoren A 1 bis A6 sowie zwei Steuereinheiten S 1 und S2 intelligente Teilnehmer der dezentralen Kommunikation- /Hardware-Struktur 10, in der sie über einen geschlossenen Pipelinering 12 miteinander gekoppelt sind. Die beiden Steuereinheiten S 1 und S2 können jeweils einen PC umfassen.

In diesem geschlossenen Pipelinering 12 ist jeder Teilnehmer nur mit dem ihm unmittelbar benachbarten Teilnehmern verbunden. Bei dem ge- schlossenen Pipelinering 12 kann es sich um einen unidirektionalen oder um einen bidirektionalen Ring handeln, wie dies durch den gestrichelt dargestellten zusätzlichen Pfad angedeutet ist.

Die Aktuatoren AI-A6 und die Steuereinheiten S 1, S2 sind vorzugsweise gleichberechtigte Teilnehmer des geschlossenen Pipelineringes 12. Die de- zentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur 10 ist insbesondere ohne irgendeinen Master gebildet.

Jedes über den geschlossenen Pipelinering 12 übertragene Datenpaket ist mit einer Kennung versehen. Es wird spätestens von dem Teilnehmer, der es ausgesendet hat, wieder vom Ring genommen. Zudem kann die Größe der über den geschlossenen Pipelinering 12 übertragenen Datenpakete variabel und durch einen jeweiligen Teilnehmer des geschlossenen Pipeli- neringes 12 veränderbar sein.

Im vorliegenden Fall sind die den intelligenten Teilnehmern des geschlos- senen Pipelineringes 12 zugeordneten Adressen durch deren jeweilige geometrische Position in dem Pipelinering 12 bestimmt. Die Adressenver- gabe für die intelligenten Teilnehmer erfolgt automatisch beispielsweise während oder nach einer jeweiligen Inbetriebnahme des geschlossenen Pipelineringes 12.

Die beiden Steuereinheiten S1, S2 können nach dem Redundanzprinzip vorgesehen und so ausgelegt sein, daß die eine Steuereinheit die Aktionen der anderen überwacht. Ist die überwachte Steuereinheit fehlerhaft, so kann die andere Steuereinheit beispielsweise eine entsprechende Fehler- meldung absetzen und/oder die fehlerhafte Steuereinheit automatisch ab- schalten und vorzugsweise ersetzen.

Im vorliegenden Fall ist der geschlossene Pipelinering 12 auf der Basis ei- ner Fiberoptik aufgebaut.

Die Aktuatoren AI bis A6 sind ebenso wie die Steuereinheiten S 1, S2 mit eigenen Prozessoren versehen, so daß der geschlossene Pipelinering 12 ein Multiprocessing-System bildet. Die Aktuatoren Al bis A6 können somit nicht nur einfachere Operationen wie beispielsweise eine jeweilige Positi- onsregelung, einen Selbsttest, eine Statusermittlung, die Kommunikation mit den anderen Teilnehmern des geschlossenen Pipelinerings 12 und/oder dergleichen ausführen, sondern jeweils insbesondere auch auf der Basis eines den jeweiligen Aktuator betreffenden Teils eines Steue- rungs-und/oder Regelungsalgorithmus arbeiten.

Diese ohne Master ausgebildete dezentrale Kommunikations-/Hardware- Struktur 10 kann beispielsweise zur Quer-und/oder Längsprofilregelung bestimmter Eigenschaften der Faserstoffbahn vorgesehen sein, wobei die- se Quer-bzw. Längsprofilregelung vorzugsweise ausschließlich durch die parallel arbeitenden, mit eigenen Prozessoren versehenen Aktuatoren Al- A6 erfolgt, die über den geschlossenen Pipelinering 12 untereinander ko- ordiniert sind.

Im vorliegenden Fall ist die den geschlossenen Pipelinering 12 aufweisen- de dezentrale Kommunikations-/Hardware-Struktur 10 zumindest teilwei- se durch Standard-Hardwaremodule, durch ein Standard-Betriebssystem und/oder durch Standard-Kommunikationsspezifikationen gebildet bzw. definiert.

Über die Aktuatoren A l bis A6 und die betreffenden Stellglieder werden beispielsweise während einer jeweiligen Quer-und/oder Längsprofilrege- lung die Flächemasse, die Feuchte, die Dicke, die Glätte und/oder der Glanz der herzustellenden Faserstoffbahn und/oder dergleichen beein- flußt.

Bei dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ringstruktur mit einer Sternstruktur kombiniert. Hierbei kann insbesondere der bei- spielsweise durch einen Aktuator gebildete Teilnehmer A2 nicht nur mit den beiden benachbarten Teilnehmern AI und A3 des geschlossenen Pipelineringes 12, sondern zusätzlich auch mit einem benachbarten Teil- nehmer A4 einer Stichleitung 14 Kontakt halten. In der Figur 2 sind zwei weitere Teilnehmer A5 und A6 dieser Stichleitung 14 angedeutet. Auch in der Stichleitung 14 ist eine Ring-Kommunikation möglich. Bei den Teil- nehmern Al bis A6 des geschlossenen Pipelineringes 12 bzw. der Stichleitung 14 kann es sich beispielsweise um Aktuatoren handeln.

Grundsätzlich kann jedoch auch wieder wenigstens eine Steuereinheit vorgesehen sein. Grundsätzlich kann innerhalb der kombinierten Ring/Stern-Struktur jeder Teilnehmer mit jedem anderen Teilnehmer kommunizieren.

Figur 3 zeigt eine Redundanzstruktur, in der sich zwei parallel zueinander angeordnete Steuereinheiten S 1 und S2 gegenseitig überwachen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Steuereinheiten S 1 und S2 ebenso wie die noch dargestellten Aktuatoren AI und AI wieder Teilneh- mer eines geschlossenen Pipelineringes 12, der im vorliegenden Fall bidi- rektional ist.

Bei sämtlichen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Pipelinering insbesondere auch durch ein vorzugsweise auf Ethernet ba- sierendes sogenanntes lokales oder örtliches LAN-Netz (LAN = local area network) ersetzt werden. Dabei sieht jeder empfangende Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt den sendenden Teilnehmer, wobei nur ein Teilnehmer zu einem Zeitpunkt möglich ist, bei dem es sich allerdings um einen beliebi- gen Teilnehmer handeln kann. Jeder Teilnehmer filtert die für ihn be- stimmten Datenpakete heraus und beantwortet sie eventuell an den Sen- der. Dieses Konzept hat u. a. zur Folge, daß keine automatische Adreßver- gabe mehr möglich ist. Diese muß nun manuell beim Konfigurieren des Systems geschehen. Es ist nach wie vor kein Master erforderlich, d. h. das System besitzt einen"Peer-To-Peer"-Aufbau, bei dem alle Teilnehmer gleichberechtigt sind. Das zuvor angegebene Redundanzkonzept kann bei- behalten werden. Demzufolge kann bei Ausfall einer Steuereinheit deren Funktion automatisch durch eine weitere Steuereinheit übernommen werden. Die physikalische Verbindung der einzelnen Teilnehmer sowie de- ren Funktionen können grundsätzlich so wie in Verbindung mit dem Pipe- linering sein. Das Konzept ist ebenso wie die Pipelinestruktur nicht mehr ein klassisches Bus-System mit einem Master und vielen Slaves, sondern ein Netzwerk-System mit lauter gleichberechtigten Teilnehmern.