DE19834943A1 - Automatisierungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Automatisierungssystem, bei dem prozeßnahe Sensoren und Aktoren zu Funktionseinheiten und ggf. Funktionseinheiten zu Funktionsgruppen und Funktions­ gruppen zu Funktionsbereichen zusammengefaßt sind, wobei die Funktionseinheiten und ggf. die Funktionsgruppen und Funk­ tionsbereiche Strukturelemente der Automatisierungsstruktur des Automatisierungssystems bilden, wobei jedes Struktur­ element autark von jeweils einem zugeordneten Funktionsbau­ stein mit einem darin enthaltenen Steuerprogramm gesteuert wird und wobei die zur Steuerung des jeweiligen Strukturele­ ments relevanten Daten in einem dem jeweiligen Funktions­ baustein zugeordneten Datenbaustein abgelegt sind.

Die primäre Funktion eines Automatisierungssystems besteht in der Steuerung eines Prozesses in einer Anlage, beispielsweise eines Produktionsprozesses in einer Produktionsanlage. Hierzu werden in dem Automatisierungssystem aus dem Prozeß Signale mittels Sensoren erfaßt und zu Steuersignalen verarbeitet, mit denen dann Aktoren zur Prozeßbeeinflussung angesteuert werden. Dabei sind Sensoren und Aktoren, die bezüglich ihrer räumlichen Anordnung und/oder funktionell eine Einheit bil­ den, zu Funktionseinheiten zusammengefaßt, deren Steuerung jeweils durch einen Funktionsbaustein mit einem darin ablau­ fenden Steuerprogramm erfolgt; jedem Funktionsbaustein ist jeweils ein Datenbaustein zugeordnet, der die zur Steuerung der Funktionseinheit erforderlichen Daten enthält. Die Auto­ matisierungsaufgabe erfordert z. T. die Zusammenfassung der Funktionseinheiten zu Funktionsgruppen und diese wiederum zu Funktionsbereichen ähnlich dem mechanischen Anlagenaufbau, sei es räumlich und/oder funktionell zusammenhängend, d. h., es ist eine mehrstufige Hierarchie erforderlich.

Eine sekundäre Funktion des Automatisierungssystems besteht in der Diagnose von Störfällen und der Meldung von Prozeß-/ Anlagenzuständen und/oder deren Visualisierung. Die hierzu erforderlichen Daten werden in unterschiedlichen Listen be­ reitgestellt, die bisher manuell eingegeben wurden; die für die hierarchische Struktur notwendigen Daten mußten über in aufwendiger Weise manuell erstellte Programme rangiert und aufbereitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Listen und die Datenaufbereitung bei einer hierarchischen Struktur ohne Programmieraufwand zu erstellen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Automatisierungssystem eine Adreßliste vorhanden ist, in die automatisch beim Neustart des Automati­ sierungssystems oder einzelner Strukturelemente durch die Funktionsbausteine und in der Reihenfolge ihres programmgemä­ ßen Aufrufs Adressen der Strukturelemente eingetragen werden und daß nach dem Inhalt der Adreßliste vorgegebene Daten aus den so adressierten Datenbausteinen nach vorgegebenen Krite­ rien, insbesondere den Kriterien Melden und Visualisieren, zusammengefaßt und in weitere Listen eingetragen werden, die Grundlage für eine Weiterverarbeitung der darin enthaltenen Daten entsprechend den vorgegebenen Kriterien sind. Der Vor­ teil des erfindungsgemäßen Automatisierungssystems besteht darin, daß es die zur Erfüllung der erwähnten sekundären Funktion erforderlichen Listen automatisch generiert und ak­ tualisiert.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine aus Sensoren und Aktoren bestehende Funktions­ einheit mit einem sie steuernden Funktionsbaustein und Datenbaustein,

Fig. 2 ein Beispiel für die mechanische und programmtech­ nische Struktur eines Automatisierungssystems,

Fig. 3 ein Beispiel für die Steuerung einer Vielzahl von Strukturelementen des Automatisierungssystems mit unterschiedlichen Listen zur Bereitstellung von Daten zum Melden und Visualisieren und

Fig. 4 ein Beispiel für die in dem Automatisierungssystem erfolgende Datenaufbereitung zum Melden und Visuali­ sieren.

Fig. 1 zeigt mehrere prozeßnahe Sensoren S und Aktoren A, die funktionell und/oder räumlich eine Einheit bilden und da­ her steuerungsmäßig zu einer Funktionseinheit FE zusammenge­ faßt sind. Die Steuerung der Funktionseinheit FE erfolgt au­ tark durch einen zugehörigen Funktionsbaustein FEFB, der das dazu notwendige Steuerprogramm enthält. Dieses bzw. der Funk­ tionsbaustein FEFB ist mit allen notwendigen Signalen und Daten parametriert, wobei die Parameter die einzige Schnitt­ stelle zum Prozeß oder zu anderen Objekten sind. Das Steuer­ programm bzw. der Funktionsbaustein FEFB ist also nur durch seine Parameterschnittstellen beeinflußbar. Die Signale und Instanzdaten sind einmalig parametriert, wobei der statische Anteil beim Neustart einmalig in einen dem Funktionsbaustein FEFB zugeordneten Datenbaustein FEDB eingetragen und der dynamische Anteil von dem Funktionsbaustein FEFB ständig aus­ gewertet und in den Datenbaustein FEDB eingetragen wird. Da­ mit sind alle relevanten Daten, die zur Steuerung der Funk­ tionseinheit FE benötigt werden, in dem zugeordneten Daten­ baustein FEDB enthalten.

Der Funktionsbaustein FEFB bearbeitet mit den von den Senso­ ren S kommenden Signalen der Eingangsparameter und den abge­ speicherten Zuständen aus dem Datenbaustein FEDB das Steuer­ programm, wobei der Zustand aller Signale überwacht wird, Be­ triebs-, Status- und Störmeldungen gebildet werden, die Be­ dienung durch die Visualisierung übernommen wird und Bedie­ nerhinweise gesetzt werden. Alle relevanten Daten werden dann geordnet in dem Datenbaustein FEDB abgelegt; Steuersignale für die Aktoren A werden auf die Ausgangsparameter gegeben.

Bei mehreren Funktionseinheiten FE besitzt jeder zugehörige Funktionsbaustein FEFB die gleiche Struktur. Alle Parameter werden einheitlich bezeichnet, wobei die Beschreibung der Parameterschnittstellen und der Funktion in dem Funktions­ baustein FEFB enthalten sind.

Der Datenbaustein FEDB enthält alle relevanten Daten der Funktionseinheit FE. Da in ihm alle binären Zustände, Be­ triebswerte und Meldungen gespeichert sind, ist der Datenbau­ stein FEDB Schnittstelle zu allen internen Funktionen des Automatisierungssystems, wie beispielsweise Melden, Visuali­ sieren und Bedienen.

Der Datenaufbau aller Funktionseinheiten FE ist einheitlich und allgemein gültig strukturiert. Hierzu besteht der jewei­ lige Datenbaustein FEDB aus Identifikations-, Zeiger- und variablen Daten. Die Identifikationsdaten beinhalten eine acht ASCII-Zeichen lange Kurzbezeichnung der Funktionseinheit FE, die Funktionsgruppenadresse, den Funktionsgruppentyp, eine Variantenkennung und die Hierarchiezuordnung. Die Zeiger verweisen auf Lage und Menge variabler Daten. Die Variablen bestehen aus den Statusmeldungen, den Stör- und Betriebsmel­ dungen, den Bedienbits und Bedienhinweisen sowie den Spei­ cherbits, den Betriebswerten und den Timern.

Fig. 2 zeigt auf der linken Seite ein Beispiel für die me­ chanische- Struktur eines Automatisierungssystems, bestehend aus den Funktionseinheiten FE, übergeordneten Funktionsgrup­ pen FG und Funktionsbereichen FB, zusammengefaßt in einer Gesamtanlage GA. Dabei kann grundsätzlich eine Funktionsgrup­ pe KG oder ein Funktionsbereich FB auch selbst eine Funkti­ onseinheit FE sein, wenn nämlich der betreffenden Funktions­ gruppe FG bzw. dem Funktionsbereich FB keine Funktionseinheit FE untergeordnet ist. Die Funktionseinheiten FE, Funktions­ gruppen FG, Funktionsbereiche FB und Gesamtanlage GA stellen Strukturelemente der Struktur des Automatisierungssystems dar. Auf der rechten Seite ist die programmtechnische Struk­ tur als Abbild der mechanischen Struktur dargestellt, die dieselbe Gliederung aufweist. Dabei sind den Funktionsein­ heiten FE, Funktionsgruppen FG, Funktionsbereichen FB und der Gesamtanlage GA jeweils Funktionsbausteine FEFB, FGFB, FBFB, GAFB und Datenbausteine FEDB, FGDB, FBDB, GADB zugeordnet. Diese programmtechnische Struktur wird in einer in Fig. 3 gezeigten Steuerebene SE realisiert.

Fig. 3 zeigt den zwischen der Prozeß ebene PE und einer Ebene PG mit peripheren Geräten, wie Handbediengerät, Visualisie­ rungsbildschirm, Warte für Meldungen, liegenden Teil des Au­ tomatisierungssystems in Form einer 3-Ebenen-Struktur, die die oben erwähnte Steuerebene SE, eine Konzentratorebene KE und eine Modulebene ME umfaßt. In der Steuerebene SE, die u. a. die Funktionsbausteine FEFB, FGFB, FBFB und Datenbau­ steine FEDB, FGDB, FBDB enthält, erfolgt das autarke Steuern der Strukturelemente FE, FG, FB und GA des Automatisierungs­ systems. In der Konzentratorebene KE werden, wie im folgenden noch erläutert wird, Daten der Strukturelemente FE, FG, FB und GA nach verschiedenen Kriterien, wie Melden, Visualisie­ ren, automatisch in Listen ADRL, STRL, MLDL zusammengefaßt. In der Modulebene ME liegen die Kammunikationsschnittstellen KS zwischen den Listendaten der Strukturelemente FE, FG, FB und GA und den peripheren Geräten.

Fig. 4 verdeutlicht die standardisierte Datenaufbereitung zum Melden und Visualisieren. Neben den die Steuerprogramme für die Strukturelemente FE, FG, FB und GA enthaltenden Funk­ tionsbausteinen FEFB, FGFB,. . . und den die Daten der Struk­ turelemente FE, FG, FB, GA enthaltenden Datenbausteinen FEDB, FGDB,. . . sind die Adreßliste ADRL, Strukturliste STRL sowie die Meldeliste MLDL dargestellt, die Bestandteile der in Fig. 2 gezeigten Konzentratorebene KE sind. Die Adreßliste ADRL ist Grundlage zum Aufbau der Strukturliste STRL und der Meldeliste MLDL und enthält hierzu Adressen der Strukturele­ mentedaten in der Reihenfolge der Programmierung der Struk­ turelementeaufrufe im Steuerprogramm. Dabei erfolgt der Adreßeintrag beim Neustart des gesamten Programms oder des einzelnen Strukturelements, z. B. einer Funktionseinheit FE, aus dem Funktionsbaustein FEFB über Zeigerfortschaltung in der Reihenfolge der Programmierung. Gleichzeitig erfolgt ein Initialisierungsanstoß der Strukturliste STRL. Diese wird aus der Adreßliste ADRL und der in dem Datenbaustein FEDB einge­ tragenen Hierarchiezuordnung automatisch generiert.

Die Strukturliste STRL ist Grundlage zum strukturierten An­ zeigen der Strukturelemente FE, FG, FB und GA in Tabellenform und zur automatischen Adressierung der Strukturelementedaten aus der Modulebene ME, beispielsweise den Visualisierungs­ systemen, und enthält dazu die Identifikationsdaten und den Status jedes Strukturelements FE, FG, FB, GA ggf. nach Grup­ pen- oder Bereichszuordnung sowie nach Programmierreihenfolge geordnet. Der Aufbau der Strukturliste STRL erfolgt durch den Initialisierungsanstoß nach dem Inhalt der Adreßliste ADRL und durch Eintrag der Identifikationsdaten aus den Funktions­ bausteinen, z. B. FEFB. Der Status jedes Strukturelements FE, FG, FB, GA wird zyklisch eingetragen.

Die Meldeliste MLDL ist Grundlage zur Anzeige und Weiterrei­ chung aller Meldungen und enthält hierzu die Komplettmeldun­ gen der Funktionselemente FE, FG, FB, GA mit Bezeichnung, Typ, Störnummer der Funktionsgruppe sowie den Attributen Kommt/Geht und Datum/Uhrzeit. Zum Eintrag in die Meldeliste MLDL werden die Bereichsmeldungen automatisch generiert und aktualisiert.

Claims (1)

1. Automatisierungssystem, bei dem prozeßnahe Sensoren (S) und Aktoren (A) zu Funktionseinheiten (FE) und ggf. Funktionsein­ heiten (FE) zu Funktionsgruppen (FG) und Funktionsgruppen (FG) zu Funktionsbereichen (FB) zusammengefaßt sind, wobei die Funktionseinheiten (FE) und ggf. die Funktionsgruppen (FG) und Funktionsbereiche (FB) Strukturelemente der Automa­ tisierungsstruktur des Automatisierungssystems bilden, wobei jedes Strukturelement (FE, FG, FB) autark von jeweils einem zugeordneten Funktionsbaustein (FEFB, FGFB, FBFB) mit einem darin enthaltenen Steuerprogramm gesteuert wird und wobei die zur Steuerung des jeweiligen Strukturelements (FE, FG, FB) relevanten Daten in einem dem jeweiligen Funktionsbaustein (FEFB, FGFB, FBFB) zugeordneten Datenbaustein (FEDB), FGDB, FBDB) abgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Adreßliste (ADRL) vorhanden ist, in die automatisch beim Neustart des Automatisierungssystems oder einzelner Struktur­ elemente (FE, FG, FB) durch die Funktionsbausteine (FEFB, FGFB, FBFB) und in der Reihenfolge ihres programmgemäßen Auf­ rufs Adressen der Strukturelemente (FE, KG, FB) eingetragen werden und daß nach dem Inhalt der Adreßliste (ADRL) vorgege­ bene Daten aus den so adressierten Datenbausteinen (FEDB, FGDB, FBFB) nach vorgegebenen Kriterien, insbesondere den Kriterien Melden und Visualisieren, unter Berücksichtigung der hierarchischen Struktur zusammengefaßt und in weitere Li­ sten (STRL, MLDL) eingetragen werden, die Grundlage für eine Weiterverarbeitung der darin enthaltenen Daten entsprechend den vorgegebenen Kriterien sind.