Die Domtechnik

Betriebssystem

Verwendung

• KDSM - Kölner Dom Steuerung Manager
  Dieses Programm ist eine Desktop-Anwendung, die am Computer der Warte verwendet wird. Sie wurde mit .NET 5.0 entwickelt und dient als grafisches Pendant zu den Schalttafeln der Zentralwarte. Der KDSM erweitert Funktionen, die auf den Schalttafeln der Warte nicht dargestellt werden können. Die Kommunikation zwischen KDSM und der Domsteuerung findet über das Netzwerkinterface des Computers und der Steuerung statt. Das Multi-Document-Interface der Software ermöglicht die thematische Trennung der einzelnen Aufgabenbereiche (z. B. Glocken, Beleuchtung, Modi, Brunnen).


• KDT - Kölner Domtechnik
  Diese Steuerung ist im Schaltschrank der Warte verbaut und dient der direkten Kommunikation zwischen Zentralwarte (Domtechnik) und Domsteuerung. Sie wertet Taster- und Meldeeingänge aus, sendet diese an die Domsteuerung und stellt Zustände dar. Folgende Zustände können bei der Verwendung eintreten: Ein- und Ausschalten, Stör- bzw. Grenwertmeldung und interne Zustände wie Bereit, Beschäftigt und Störung und Netzwerk/API. auf den Schalttafeln der Warte dar. Die Kommunikation zwischen Zentralwarte (Domtechnik) und Domsteuerung erfolgt über ein serielles Interface, welches über eine rund 30 Meter lange direkte mehradrige Kommunikationsleitung (TTL) betrieben wird.


• KDS - Kölner Domsteuerung
  Die Domsteuerung kann auch direkt und ohne zusätzliche Einrichtungen (wie KDSM und/oder KDT) betrieben werden. Dazu stehen in der Steuerung ein Netzwerkinterface (ETH) und eine serielle Schnittstelle (TTL) zur Verfügung, die beide zur Kommunikation eingesetzt werden können. Zur Verwendung der Domsteuerung wird lediglich ein Computer mit einem Terminalemulationsprogramm, welches als Zeichensatz ANSI und als Emulation VT100 unterstützt, und ein RS232 oder Ethernet-Interface benötigt. Die Bedienung erfolgt hierbei über den Computer textbasiert in Form von Befehlszeilen.

Softwarepakete

Die Funktionsfähigkeit der Domsteuerung wird basierend auf dem Core-Betriebssystem und Kernel "KDS Beta v5.1.0" durch folgende Zusatzsoftware ergänzt:

Inbetriebnahme

Nachdem die Domsteuerung mit Strom versorgt und am PC mittels eines seriellen Kabels angeschlossen wurde, kann das Terminalemulationsprogramm, in diesem Fall "TeraTerm" (es können auch andere Programme wie PuTTY oder Microsoft HyperTerminal verwendet werden), gestartet und die Domsteuerung eingeschaltet werden. Es erscheint bei erfolgreicher Durchführung der Bootscreen. In diesem Zustand initialisiert die Domsteuerung die angeschlossenen Komponenten (z. B. Arbeitsspeicher, Ethernet-Controller, Memory, Relais-Karten).

An der Gerätefront befinden sich LEDs, welche den Status des Systems anzeigen. Einige dieser LEDs sind auch auf der Schalttafel der Zentralwarte vorhanden:

Das Programm "TeraTerm" ist ein Befehlszeilenorientiertes Terminalemulationsprogramm. Es wird genutzt, um textbasierte Anwendungen innerhalb einer grafischen Benutzeroberfläche verwenden zu können. Zu diesen Anwendungen zählt auch die Domsteuerung. Terminals stammen aus den Anfangszeiten der Computerindustrie und wurden als Datensichtgerät zur Kommunikation mit Großrechnern eingesetzt. Heute werden diese Programme hauptsächlich in der IT zur Konfiguration von Netzwerkkomponenten (z. B. Switches, Router, Firewalls) und Server eingesetzt. Auch ältere Anwendungen, welche noch auf IBM Hostsystemen basieren, werden über solche Programme bedient.

In den unteren Abschnitten wird die Benutzeroberfläche der Domsteuerung und dessen Funktionsumfang näher erläutert.

Bootvorgang

Der Bootvorgang bezeichnet das Hochfahren eines Computersystems. Während diesem Vorgang wird ein POST durchgeführt. Hierbei werden Systemkomponenten wie Arbeitsspeicher, Ethernet-Controller, Memory oder Relais-Karten initialisiert. Bei der Domsteuerung wird dieser Vorgang durch das Blinken der LED "Bereit" auf der Frontseite des Gehäuses und im Terminal durch den blauen Bootscreen mit dem Schriftzug "Domsteuerung 2021" signalisiert. Wurde der Test erfolgreich abgeschlossen, wird ein akkustisches Signal wiedergegeben.

Benutzeroberfläche

Die Domsteuerung kann über verschiedene Wege gesteuert und konfiguriert werden. Sie verfügt über mehrere physikalische und softwarebasierte Schnittstellen. In diesem Abschnitt wird auf die Bedienung über das Commandline Interface (CLI) eingegangen, das in diesem Fall über die serielle Schnittstelle "TTL" zur Verfügung gestellt wird.

Wie es bei Befehlszeilenorientierten Benutzeroberflächen üblich ist, wird vor dem Cursor der sogenannte "Prompt" angezeigt. Dieser gibt dem Benutzer Auskunft über den aktuell verwendeten Modus. In jedem dieser Modi stehen unterschiedliche Funktionen zur Verfügung. So können beispielsweise im Modus "COM", Komponenten der Anlage (z. B. Licht oder Glocken) aktiviert bzw. deaktiviert werden.

Nachfolgend wird auf die in der Domsteuerung enthaltenen fünf Modi (Prompts) näher eingegangen:

In der unten angeführten Abbildung bekommen wir einen beispielhaften Einblick in die Benutzeroberfläche (CLI) und ihre Verwendung:

Commandline-Interface

Die beispielhafte Darstellung des CLI gibt einen Einblick über die Handhabung. In der ersten Zeile wird der Prompt ">" mit dem Befehl "dir" angezeigt. Der Cursor erscheint immer dort und auch nur dann, wenn eine Benutzerinteraktion möglich ist. Die Ausgabe des Befehls "dir" gibt Auskunft über die auf der Domsteuerung gespeicherten Dateien. In der nächsten Zeile sehen wir den Befehl zum Laden von Dateien "load" aus dem Speicher. Diesmal gibt es eine Eingabeaufforderung im unteren Bereich des Fensters, in die wir den Dateinamen eingeben können. Mit der Tastenkombination ESC oder STRG + X kann die Eingabeaufforderung jederzeit beendet werden.

Die Domsteuerung verfügt über einen Befehlssatz von 256 Kommandos, die miteinander verknüpft werden können. Der charakteristische Aufbau dieser Befehle unterscheidet zwischen dem eigentlichen Kommando, Operationen, welche sich in die Untergruppen Zustände (z. B. "on", "off") und Funktionen (z. B. "do", "return", "fault") unterteilen, und Parametern, welche wiederrum die Untergruppen Laufwerken (z. B. "ra1:", "fl1:", "fl2:") und Werten (z. B. "250") bilden. Ähnlich wie bei der Microsoft PowerShell wird ein Befehl durch das Pipe-Symbol "|" an den nächsten Befehl weitergereicht.

Eingeteilt werden die Befehle in folgende Gruppierungen:

• Modus, Menü und Prompt
  Dient dem Wechsel von unterschiedlichsten Modi (z. B. Globaler-Modus, Konfigurationsmodus, Bearbeitungsmodus, Vorkonfigurationsmodus und Stör- und Meldemodus).


• Beendigung
  Beendet Programme oder wechselt zum Globalen-Modus.


• Rückgabe
  Gibt Befehle in ein für die Domtechnik (Zentralwarte) und KDSM interpretierbares Format (KDSCL) zurück.


• Automatisierung (API/Netzwerk)
  Aktiviert den Schnittstellenmodus und stellt eine Verbindung zur Zentralwarte (Domtechnik) und/oder KDSM her.


• System
  Enthält systeminterne Befehle wie beispielsweise das Zurücksetzen, Neu Starten und Herunterfahren der Domsteuerung, die Hilfe-Anzeige oder die Rückgabe der ein- bzw. ausgeschalteten Anlageteilen.


• Dateisystem
  Das Dateisystem (KFS) dient der Verwaltung von Laufwerken und Script- bzw. Konfigurationsdateien.


• Konfiguration
  Über den Konfigurationsmodus können Anlageteile (z. B. Orgel und Glocken, Beleuchtung, Brunnen) gesteuert werden.


• Editor und Interpreter
  Der Editor (MAP) und Interpreter (RUN) dienen der Erstellung von Kölner-Dom-Scriptdateien, welche im Anschluss mit dem Interpreter lauffähig gemacht und gespeichert werden können.


• Modi
  Durch die Zuweisung von Kölner-Dom-Scripts zu einem Modus, können diese über einen Befehl bzw. Tastendruck auf den Schalttafeln der Zentralwarte und im KDSM aufgerufen werden.


• Stör- und Meldesystem
  Das Stör- und Meldesystem dient der Auslösung, Protokollierung und Umsetzungen von Stör- und Grenzwertmeldungen.

Als Beispiel dient hier der Befehl "licht 1 | on", der das Relais der Beleuchtung des Hauptschiffes 1 aktiviert. Dieser Befehl besteht aus dem eigentlichen Kommando "licht" und dem Zustand "on", welche durch das Pipe-Symbol "|" miteinander verbunden werden. Befehle können auch in verkürzter Form, wie zum Beispiel die Kurzform "li" für "licht", verwendet werden. Das Pipe-Symbol dient als Schnittstelle zwischen den einzelnen Kommandos und verbindet diese.

In unten angeführter Tabelle wird ein Einblick über die verfügbaren Befehle gegeben. Die Liste ist aufgrund der hohen Anzahl an Befehlen nicht vollständig:

Hilfe

Ein umfgangreiches und ausgeklügeltes Hilfesystem sorgt auf der Domsteuerung für eine erleichterte Bedienung. Dabei wurde eine textbasierte Benutzeroberfläche bereitgestellt, welche es ermöglicht, mittels Tastenkombinationen die einzelnen Hilfeschritte der Steuerung abzurufen. Dem Benutzer wird der Aufruf dieser Hilfestellung grafisch am Terminal dargestellt. Der Aufruf geschieht durch die Taste F1.

Zusatzsoftware

Die Domsteuerung verfügt über verschiedene Zusatzsoftwares, welche im Betriebssystem "KDS Beta v5.1.0" integriert sind. Eines dieser Programme ist der Script- und Konfigurationseditor "MAP". Die sogenannten Kölner-Dom-Scripts kurz ".KDS" werden dazu verwendet, Komponenten der Domsteuerung wie beispielsweise Glocken oder Beleuchtung, als vordefinierten Ablauf ansteuern zu können. Um dieses Programm verwenden zu können, wechseln wir mit dem Befehl "edit" vom Globalen- in den Bearbeitungsmodus. Durch die Eingabe "map" öffnen wir den Editor.

MAP

Der Editor MAP ist ein Script- und Konfigurationseditor und verfügt über einen integrierten Syntax-Highlighter. Er ist von seiner Funktionalität angelehnt an den Editor "nano", welcher in Linux Distributionen zu finden ist. Beispielhaft wird hier ein Kölner-Dom-Script dargestellt, welches im unteren Code-Block näher beschrieben wird. In der Fußzeile finden wir die möglichen Tastenkombinationen zur Steuerung des Editors. Darüber sehen wir die Eingabeaufforderung (Dateiname:) zum Speichern der Datei, welche durch die Tastenkombination STRG + S ausgelöst wurde.

KD-Script

Das gezeigte Kölner-Dom-Script beinhaltet in der ersten Zeile einen Kommentar, welcher durch die Zeichen "/*" begonnen wird. Kommentare werden vom Interpreter "RUN" nicht interpretiert. In einer Schleife, welche mit dem Befehl "do" initialisiert wird, schaltet das Relais der "Glocke 1" zehn mal ein bzw. aus. Dies geschieht über die Zustands-Operation "on" und "off". Durch den Befehl "sleep" wid die Abarbeitung des Scripts, mit der angegebenen Zeit in Millisekunden, unterbrochen. Die Schleife wird jedoch nach dem ersten Durchlauf mittels "break" beendet. Der darauffolgende Befehl "beep" löst den in der Domsteuerung enthaltenen Summer aus. Zum Schluss beendet der Befehl "end" alle Relais der Glocken 1 bis 6.

• Setzen eines Kommentar /* Das ist ein Kommentar
  Mit den Zeichen "Slash" und "Stern" erzeugen wir einen Kommentar. Dieser wird vom Interpreter RUN während der Laufzeit nicht weiter beachtet.


• Initiieren einer Schleife do
  Eine Schleife dient dem mehrmaligem Ablauf einer bestimmten Routine. Um diese nun zu initiieren, wird der Befehl "do" verwendet.


• Aktivieren der Glocke 1 glocke 1 | on
  Wir verwenden zur Aktivierung einer der Glocken den Befehl "glocke 1" und ergänzen diesen mit der Zustands-Operation "on". Wie auch bei der Microsoft PowerShell werden Befehle durch das Pipe-Symbol "|" miteinander verknüpft.


• Pausieren des Programmablaufs sleep 250
  Mit dem vorherigen Befehl haben wir das Relais der Glocke 1 aktiviert. Damit die Glocke bis zum Anschlag schwingen kann, bauen wir nun eine Unterbrechung des Programmablaufs von 250 Millisekunden ein. Wir verwenden hierzu den Befehl "sleep 250".


• Deaktivieren der Glocke 1 glocke 1 | off
  Um nun das Relais der Glocke 1 wieder deaktivieren zu können, verwenden wir den Befehl "glocke 1" mit der Zustands-Operation "off".


• Pausieren des Programmablaufs sleep 500
  Mit dem vorherigen Befehl haben wir das Relais der Glocke 1 deaktiviert. Damit die Glocke nicht sofort wieder aktiviert wird, verwenden wir nun den Befehl "sleep 500", um eine Unterbrechung einer halben Sekunde zu erreichen.


• Unterbrechen der Schleife break
  Die Schleife wird nach dem ersten Durchlauf mittels des Befehls "break" unterbrochen.


• Festlegung der Durchlaufdauer der Schleife until 10
  Durch den Befehl "until" wird die Schleife beendet. Gleichzeitig wird durch die Angabe der Durchlaufdauer, in diesem Fall zehn mal, die Durchführungsdauer des Script-Blocks in der Schleife angegeben.


• Akkustische Melder Ausgabe beep
  Die Domsteuerung verfügt über einen integrierten Summer. Durch den Befehl "beep" wird dieser ausgelöst und erzeugt ein akkustisches Signal. Dem Befehl kann durch den Parameter "Zeit" die Angabe der Dauer des Summens übergeben werden.


• Festlegung der Durchlaufdauer der Schleife end
  Der Befehl "end" ist Teil des SAFEMODE der Domsteuerung und beendet eventuell noch schwingende Glocken.

Dieses Script kann sowohl auf der Domsteuerung, als auch im Programm KDSM mittels gleichem Befehlssatz über den Editor MAP erstellt werden:

/* Das ist ein Kommentar
do
    glocke 1 | on
    sleep 250
    glocke 1 | off
    sleep 500
    break
until 10

beep 

end