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Verfahren
und System zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen
Anlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von
Prozeßsignalen
einer technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage, bei
dem in einem sogenannten Ringspeicher eine Vielzahl von Prozeßsignalen
hinterlegt werden. Sie betrifft weiter ein nach diesem Verfahren
arbeitendes Verarbeitungssystem.
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In
einer Kraftwerksanlage soll ein Prozeßführungs- und Informationssystem,
im weiteren Prozeßsystem
genannt, die aktuellen Betriebszustände der Anlage erkennbar machen
und Abweichungen von einem Sollzustand melden sowie Diagnosen von möglicherweise
auftretenden Fehlern ermöglichen. Dazu
ist eine umfangreiche Erfassung und Speicherung von die Betriebszustände aller
Anlagenteile charakterisierenden Meßwerten bzw. Prozeßsignalen
erforderlich. Mit zunehmender Energie- und/oder Arbeitsausnutzung derartiger
Kraftwerksanlagen und mit zunehmender Steigerung ihres Sicherheitsstandards
wachsen auch die Anforderungen an das Prozeßsystem hinsichtlich der Verarbeitung,
Speicherung und Analyse großer
Datenmengen.
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Die
Speicherung von zeitlichen Prozeßabläufen erfolgt üblicherweise
durch chronologische Hinterlegung von aus Meßwerten und/oder Anlagenzuständen abgeleiteten
Prozeßsignalen.
Insbesondere zu Analyse- oder Diagnosezwecken können aus den gespeicherten
Prozeßsignalen
Abbilder des in der Anlage ablaufenden Prozesses erstellt werden, die
komplexe Zustände
der Anlage zu bestimmten Zeiten beschreiben. Da derartige Analysen
für jeden beliebigen
Zeitpunkt oder Zeitraum zu erstellen sind, müssen große Datenmengen zuverlässig, d.h.
zeitfolge richtig, hinterlegt werden. Zu diesem Zweck werden üblicherweise
Umlaufpuffer oder Ringspeicher eingesetzt.
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Um
der hohen Komplexität
insbesondere einer großtechnischen
Anlage gerecht zu werden, umfaßt
ihr Automatisierungssystem üblicherweise
eine Anzahl von dezentral angeordneten Datenverarbeitungseinheiten.
Die Meßwerte
werden in den dezentralen Datenverarbeitungseinheiten erfaßt und aufbereitet.
Dabei wird der Zeitpunkt der Erfassung jedes Meßwertes in den jeweiligen Datenverarbeitungseinheiten
zwischengespeichert. Anschließend
werden die Meßwerte
mit den zugehörigen
Zeitwerten als Prozeßsignale über einen
Datenbus an das Prozeßsystem übertragen
und dort zeitfolgerichtig hinterlegt.
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Im
Dokument
DE 195 30
840 A1 werden die erfassten Prozeßdaten zunächst gespeichert. Durch Eingabe
einer wählbaren
Zeitvorgabe und einem auswählbaren
Signalumfang werden die für
die Verarbeitung notwendigen Prozeßdaten anschließend ermittelt
und die ermittelten Prozeßdaten
in einer Datenbank hinterlegt. Für
die Datenbearbeitung werden die Prozeßdaten zusammen mit einer Beschreibungsdatei
in einen Arbeitsspeicher eingelesen.
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Aus
Dokument
DE 195 17
162 A1 ist ein Verfahren zum Anfordern eines Prozeß-Protokolls
aus einer Kraftwerkskarte bekannt. Hier werden mittels einer Server-Client
Struktur aus Standardprotokollen und/oder Störablaufdokumentationen mittels
eines Auswahlmenues in einer Liste anzuzeigende Protokoll- bzw.
Störablaufdokumentationen
ermittelt. Dabei sind sowohl die Standardprotokolle als auch die Störablaufdokumentationen
in einer Datenbank vordefiniert.
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Bei
einem Ausfall einer Datenverarbeitungseinheit ist der Datenverkehr
zum Prozeßsystem
unterbrochen. Infolgedessen werden die Prozeßsignale bei Wiedereinschaltung
der Datenverar beitungseinheit nachträglich an das Prozeßsystem übertragen. Somit
wird die Zeitfolgerichtigkeit aller Meßwerte und der daraus resultierenden
Prozeßsignale
in dem Prozeßsystem
aufgespalten.
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Für Analysen,
beispielsweise für
Ablauf- oder Störfallanalysen,
ist es jedoch notwendig, die Prozeßsignale zeitfolgerichtig darstellen
zu können. Dazu
müssen
die Prozeßsignale
einerseits unter großem
Zeitaufwand in dem Ringspeicher sortiert werden. Andererseits ist
es zur Prozeßüberwachung üblich, die
Prozeßsignale
in Form von Meldeprotokollen schnellstmöglich, d.h. innerhalb von wenigen
Sekunden, auszugeben.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung
von Prozeßsignalen
einer technischen Anlage anzugeben, das in besonders einfacher Weise
und besonders schnell unter Berücksichtigung
aller erfaßten
Meßwerte
eine zeitfolgerichtige Auswertung von Prozeßsignalen ermöglicht.
Weiterhin soll ein zur Durchführung
des Verfahrens besonders geeignetes Verarbeitungssystem angegeben
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Verfahren gelöst,
bei dem jedem Prozeßsignal ein
für den
Zeitpunkt seiner Erfassung charakteristisches Zeitmerkmal zugeordnet
ist, bei dem für
jedes Prozeßsignal
anhand seines zugehörigen
Zeitmerkmals geprüft
wird, ob das Prozeßsignal
innerhalb eines vorgebbaren Intervalls vor dem Zeitpunkt der Prüfung erfaßt wurde,
und bei dem die innerhalb des Intervalls erfaßten Prozeßsignale in einem ersten Speicher
hinterlegt werden, bei dem die außerhalb des Intervalls erfaßten Prozeßsignale
als verzögerte Prozeßsignale
in einem zweiten Speicher hinterlegt.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
daß für die laufende
Meldeprotokollierung nur die aktuellen Prozeßsignale verwendet werden,
die innerhalb eines wählbaren
kleinsten Zeitbereichs vor dem Zeitpunkt ihrer Abspeicherung erfaßt wurden. Dazu
ist es notwendig, daß die älteren oder
außerhalb
des Zeitbereichs erfaßten
und somit verzögerten
Prozeßsignale
aus den alle Prozeßsignale
umfassenden Prozeßsignalstrom
selektiert und in einen weiteren Puffer zur Sortierung umgeleitet
werden. Zu zeitgleich zur Meldeprotokollierung stattfindenden Analysezwecken
können
diese sortierten verzögerten
Prozeßsignale
dann später
zeitfolgerichtig in die bereits protokollierten Prozeßsignale
einsortiert und anschließend
gemeinsam chronologisch ausgegeben werden. Somit wird bei Analysen
die Meldeprotokollierung umgangen, so daß die zeitfolgerichtige Sortierung
und Auswertung sowie Darstellung aller zu berücksichtigender Prozeßsignale
beschleunigt wird.
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Üblicherweise
weist jedes Prozeßsignal
eine Information über
den Zeitpunkt seiner Erfassung, das sogenannte Zeitmerkmal, auf.
Um innerhalb kürzester
Zeit und ohne zusätzlichen
Aufwand die außerhalb
des Intervalls erfaßten
und beispielsweise über einen
Datenbus verzögerten
Prozeßsignale
ordnen zu können,
werden diese anhand der jeweils zugehörigen Zeitmerkmale zeitfolgerichtig
im zweiten Speicher sortiert.
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Damit
insbesondere für
Störfallanalyse
nur diejenigen Prozeßsignale
chronologisch ausgegeben werden, die während des Störfalls erfaßt worden sind,
werden eine Anzahl von Prozeßsignalen,
deren Zeitpunkt ihrer Erfassung innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters
liegt, gemeinsam in einem Archivspeicher als Prozeßsignalgruppe
hinterlegt. Ein derartiges Zusammenfassen der Prozeßsignale
zu Prozeßsignalgruppen
ermöglicht
beispielsweise, daß einer
Anzahl von verzögerten
Prozeßsignale
und somit deren zugrundeliegenden Meßwerten der gemeinsame Zeitpunkt
ihrer Meßwerterfassung
zugeordnet werden kann. Darüber
hinaus können
die verzögerten
Prozeßsignale
beispielsweise auch über
ein wählbares
Zeitfenster zu einer Prozeßsignalgruppe zusammengefaßt werden.
D.h., sämtliche
verzögerte Prozeßsignale
mit einem Zeitmerkmal innerhalb dieses Zeitfensters werden zu einer
Prozeßsignalgruppe
zusammengefaßt.
Z.B. werden die verzögerten Prozeßsignale,
deren Erfassungszeitpunkt innerhalb einer Stunde oder eines Tages
liegt, zu einer Gruppe zusammengefaßt.
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Um
verzögerte
Prozeßsignale
insbesondere für
spätere
Analysezwecken schnell auffinden zu können, wird jeder Prozeßsignalgruppe
eine das Zeitfenster charakterisierende Kennung zugeordnet. Mit
anderen Worten: Verschiedene Prozeßsignale, die beispielsweise
zum gleichen Zeitpunkt erfaßt worden
sind und demzufolge ein gleiches Zeitmerkmal aufweisen, werden in
einer Prozeßsignalgruppe zusammengefaßt und durch
ein und dieselbe Kennung charakterisiert. Je nach Anforderung der
Analyse werden anhand der Kennung nur die für den zu untersuchenden Zeitbereich
relevanten Prozeßsignalgruppen
zur Aus wertung herangezogen. D.h., daß z.B. nur die zwischen 15.00
Uhr und 16.00 Uhr erfaßten
Prozeßsignale
bei der Auswertung berücksichtigt werden.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird aus den Prozeßsignalen
und aus den Prozeßsignalgruppen
anhand des jeweiligen Zeitmerkmals bzw. der Kennung ein chronologisch
geordnetes Analyseprotokoll erzeugt. Dazu werden die über einen
bestimmten Zeitbereich erfaßten
aber zeitlich verspäteten
oder nachträglich übertragenen
und zu Prozeßsignalgruppen
zusammengefaßten
Prozeßsignale
anhand der Kennung der Prozeßsignalgruppe in
die aktuellen Prozeßsignale
zeitfolgerichtig einsortiert. Die daraus resultierende Liste aller
zu berücksichtigenden
Prozeßsignale
repräsentiert
das zu erzeugende chronologisch geordnete Analyseprotokoll.
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Bezüglich des
Verarbeitungssystems wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem
an einem Prüfmodul
ein erster erster Speicher zur Speicherung von Prozeßsignalen
und ein zweiter Speicher zur Speicherung von verzögerten Prozeßsignalen
angeschlossen sind. Um die aktuellen Prozeßsignale schnellstmöglich protokollieren
zu können,
ist an den ersten Speicher vorzugsweise ein Ausgabemodul, beispielsweise
ein Drucker, angeschlossen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist an den zweiten Speicher ein Archivspeicher zum
Archivieren von aus den verzögerten
Prozeßsignalen
gebildeten Prozeßsignalgruppen
angeschlossen. Damit sind diese schnell selektiv abrufbar.
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Um
alle im Prozeß erfaßten Meßwerte und die
daraus abgeleiteten Prozeßsignale
zeitfolgerichtig darstellen zu können,
ist zweckmäßigerweise
ein Analysemodul zur Erstellung eines chronologischen Archivprotokolls
aus den Prozeßsignalen
vorgesehen.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch
Speicherung der verzögerten
oder älteren
Prozeßsignale
in einen zweiten Speicher die zeitfolgerichtige Sortierung dieser
verzögerten
Prozeßsignale
und deren anschließende
chronologische Positionierung in eine Liste aller Prozeßsignale
eine zeitfolgerichtige Auswertung aller zu berücksichtigender Prozeßsignale
gewährleistet
ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der
Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigt die Figur im Ausschnitt ein Funktionsschema mit zur
Durchführung
eines Verfahrens zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen
Anlage vorgesehenen Komponenten.
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1 zeigt
ein Automatisierungssystem 10. Dabei umfaßt das Automatisierungssystem 10 eine Anzahl
von Komponenten oder Datenverarbeitungseinheiten K1 bis Kn. In einer
nicht näher
dargestellten technischen Anlage erfaßte Meßwerte MW und Meldesignale
MS werden den zugehörigen
Komponenten K1 bis Kn des Automatisierungssystems 10 zugeführt. In
den jeweiligen Komponenten K1 bis Kn werden die Meßwerte MW
und/oder Meldesignale MS vorverarbeitet und entsprechenden Prozeßsignalen PS
zugeordnet. Dabei weist jedes Prozeßsignal PS eine Information über den
Zeitpunkt der Erfassung des zugrundeliegenden Meßwertes MW oder Meldesignales
MS, das sogenannte Zeitmerkmal, auf.
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Die
Prozeßsignale
PS werden über
ein Bussystem 15 einem zentralen Prozeßsystem 20 zugeführt, z.B.
einem Prozeßführungs- und/oder Prozeßinformationssystem.
Das Prozeßsystem 20 kann
dabei insbesondere ein Personalcomputer oder eine andere Datenverarbeitungseinheit
sein.
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Das
Prozeßsystem 20 umfaßt ein Prüfmodul 21,
an den ein erster Speicher 22, z.B. ein Ringspeichermodul,
und ein zweiter Speicher 24, z.B. ein Zwischenspeichermodul,
angeschlossen sind. Darüber hinaus
ist der erste Speicher 22 mit einem Ausgabemodul 26 verbunden.
Ferner sind der erste Speicher 22 und der zweite Speicher 24 über einen
Archivspeicher 30 mit einem Analysemodul 32 verbunden.
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Bei
einem Ausfall einzelner Komponenten K1 bis Kn des Automatisierungssystems 10 kommt es
zu einer Unterbrechung des Datenverkehrs auf dem Bussystem 15 zwischen
den jeweiligen ausgefallenen Komponenten K1 bis Kn und dem Prozeßsystem 20.
Die Prozeßsignale
PS werden dann fortlaufend solange in den jeweiligen ausgefallenen Komponenten
K1 bis Kn zwischengespeichert bis der Datenverkehr zwischen der
ausgefallenen Komponente K1 bis Kn und dem Prozeßsystem 20 wiederhergestellt
ist. Anschließend
werden diese zwischengespeicherten Prozeßsignale PS über das
Bussystem 15 an das Prozeßsystem 20 nachübertragen. Demzufolge
kann es zu sogenannten zeitlicher Überholvorgängen bei der Übertragung
von Prozeßsignalen
PS von dem Automatisierungssystem 10 zu dem Prozeßsystem 20 kommen.
Diese nachübertragenen Prozeßsignale
PS' werden auch
als verzögerte
oder verspätete
Prozeßsignale
PS' bezeichnet.
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Somit
wird die Zeitfolgerichtigkeit der Prozeßsignale PS, PS' mit den zugehörigen Zeitmerkmalen
in dem Prozeßsystem 20 aufgespalten.
Um für Ablauf-
oder Störfallanalysen
eine zeitfolgerichtige Darstellung der Prozeßsignale PS, PS' zu erhalten, wird
ein Intervall, z.B. ein Zeitfenster oder Zeitbereich, vorgegeben.
Dabei umfaßt
das Intervall beispielsweise einen Zeitbereich von 0s bis 4s. Alle
innerhalb des Intervalls erfaßten
Prozeßsignale
werden als aktuell erfaßte
Prozeßsignale
PS interpretiert. Diese Prozeßsignale
PS sind weder verzögert noch
verspätet
auf dem Bussystem 15 übertragen worden.
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Die
außerhalb
des Intervalls erfaßten
Prozeßsignale
PS werden demgegenüber
als verzögerte Prozeßsignale
PS' interpretiert.
Derartige verzögerte Prozeßsignale
PS' sind nachübertragen
oder verspätet.
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Die über das
Bussystem 15 übertragenen Prozeßsignale
PS werden dem Prüfmodul 21 zugeführt. In
dem Prüfmodul 21 wird
für jedes
Prozeßsignal
PS anhand seines Zeitmerkmals überprüft, ob der Zeitpunkt
der Erfassung des Prozeßsignale
PS innerhalb oder außerhalb
des Intervalls liegt. Dazu wird das jeweilige Zeitmerkmal des Prozeßsignals
PS mit dem Intervall verglichen.
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Jene
Prozeßsignale
PS mit einem innerhalb des Intervalls liegenden Zeitmerkmal werden
unverzüglich
ohne Sortierung in dem ersten Speicher 22 hinterlegt. D.h.,
diese Prozeßsignale
PS sind aktuell erfaßte
Prozeßsignale
PS, die von dem ersten Speicher 22 direkt an das Ausgabemodul 26 zur
Meldeprotokollierung übertragen
werden.
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Jene
Prozeßsignale
PS', die außerhalb
des Intervalls erfaßt
worden sind oder deren Erfassungszeitpunkte länger als das Intervall zurückliegen,
werden dem zweiten Speicher 24 zugeführt. Die Prozeßsignale
PS sind zeitlich verzögerte
oder nachübertragene
Prozeßsignale
PS'.
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In
dem zweiten Speicher 24 werden die verzögerten Prozeßsignale
PS' entsprechend
ihren Zeitmerkmalen sortiert. Dabei werden je nach Anforderung zum
einen die verzögerten
Prozeßsignale
PS' mit gleichem
Zeitmerkmal zu einer Prozeßsignalgruppe
PG zusammengefaßt.
Zum anderen können verzögerte Prozeßsignale
PS' auch über ein
vorgebbares Zeitfenster zu Prozeßsignalgruppen PG zusammengefaßt werden.
Als Kriterium wird dazu der Zeitpunkt der Erfassung der verzögerten Prozeßsignale
PS' herangezogen.
Die verzögerten
Prozeßsignale
PS', deren Zeitpunkt
der Erfassung innerhalb des Zeitfensters liegt, werden dann zu einer
Prozeßsignalgruppe
PG zusammengefaßt.
Jeder Prozeßsignalgruppe
PG wird eine das Zeitmerkmal oder das Zeitfenster charakterisierende
Kennung zugeordnet.
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In
dem Archivspeicher 30 wird zum einen die Kennung für die im
zweiten Speicher 24 zusammengefaßten Prozeßsignalgruppen PG hinterlegt.
Zum anderen werden die Prozeßsignalgruppen
PG in Form einer „Lost-And-Found-Datei" in dem Archivspeicher 30 abgespeichert.
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Separat
dazu werden die im ersten Speicher 22 hinterlegten Prozeßsignale
PS in Form einer Prozeßdatendatei
in dem Archivspeicher 30 hinterlegt. Analog zu den verzögerten Prozeßsignalen
PS' können die
aktuellen Prozeßsignale
PS ebenfalls anhand ihrer Zeitmerkmale für ein vorgebbares Zeitfenster
zu Prozeßsignalgruppen
PG zusammengefaßt
werden.
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Bei
einer Analyseanforderung für
einen vorgebbaren Zeitbereich werden die in der Lost-And-Found-Datei
hinterlegten verzögerten
Prozeßsignale
PS' anhand der Kennung
aus dem Archivspeicher 30 ausgelesen und dem Analysemodul 32 zugeführt. Dabei
werden nur jene verzögerten Prozeßsignal
PS' ausgelesen,
deren Kennung und demzufolge deren Erfassungszeitpunkt mit dem vorgebbaren
Zeitbereich für
die Analyse übereinstimmen.
Darüber
hinaus werden die für
diesen Zeitbereich aktuell erfaßten
Prozeßsignale
PS aus der Prozeßdatendatei
ausgelesen und ebenfalls dem Analysemodul 32 zugeführt.
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Die
selektierten verzögerten
Prozeßsignale PS' werden anschließend in
dem Analysemodul 32 in die ausgelesenen Prozeßsignale
PS zeitfolgerichtig einsortiert und in Form eines chronologischen
Prozeßsignalstromes
dargestellt oder ausgegeben. Die Prozeßsignale PS, die innerhalb
des Intervalls in den ersten Speicher 22 hinterlegt wurden,
werden dabei in der vorhandenen Reihenfolge dargestellt.
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Bedingt
durch die Speicherung und Sortierung der zeitlich verzögerten oder
nachübertragenen Prozeßsignale
PS' in dem zweiten
Speicher 24 erfolgt zeitunabhängig und schnellstmöglich die
Meldeprotokollierung der in dem ersten Speicher 22 hinterlegten
Prozeßsignale
PS auf das Ausgabemodul 26. Darüber hinaus ist insbesondere
durch die Hinterlegung von nur relevanten verzögerten Prozeßsignalen PS' in den zweiten Speicher 24 eine
besonders effektive Speicherauslastung sowie eine besonders schnelle
Sortierung dieser verzögerten
Prozeßsignale
PS' gewährleistet.