DE102007007537A1

DE102007007537A1 - Leitsystem einer technischen Anlage

Info

Publication number: DE102007007537A1
Application number: DE200710007537
Authority: DE
Inventors: Alexej Gerstmaier; Eberhard Schlarb; Guido Steinhauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-08-21
Also published as: WO2008098999A1; EP2118708A1; US8831756B2; US20090326683A1

Abstract

Ein Leitsystem (10) einer technischen Anlage, welche mindestens ein Feldgerät (12) aufweist, von dem mindestens zwei redundante Protokollwerte bereitgestellt werden, die vom Leitsystem (10) in einen einzigen nicht redundanten Funktionswert umgesetzt werden, ist zum Umsetzen der mindestens zwei redundanten Protokollwerte mit mindestens zwei redundanten Kommunikationskanälen (18, 20) versehen, mittels denen jeweils der zugehörige Protokollwert auf seine Richtigkeit geprüft und ein als richtig erachteter Protokollwert weitergegeben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitsystem einer technischen Anlage, welche mindestens ein Feldgerät aufweist, von dem mindestens zwei redundante Protokollwerte bereitgestellt werden, die vom Leitsystem in einen einzigen nicht redundanten Funktionswert umgesetzt werden.
Bei Leitsystemen technischer Anlagen, wie beispielsweise Kraftwerken, Turbinen oder allgemein Motoren, ist es in vielen Fällen aus Gründen der Betriebssicherheit notwendig, die von zugehörigen Feldgeräten bereitgestellten Protokolle redundant anzukoppeln. Die meisten Protokolle von Feldgeräten unterstützen eine redundante Ankopplung aber nicht, so dass dann für die Ankopplung jeweils eine eigene Kommunikationsverbindung projektiert werden muss.
Bei der bisherigen Projektierung werden über zwei unabhängige Kommunikationsverbindungen die Protokollwerte in ein Zielsystem eingelesen, welches mit einer speziell angepassten Auswahllogik versehen wird. Mittels der Auswahllogik wird der jeweils richtige Protokollwert ermittelt, fehlerhafte Protokollwerte werden hingegen ausgesondert. Diese Auswahllogik für jeden Einzelfall zu projektieren ist mit hohem Aufwand verbunden und ferner fehleranfällig.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Leitsystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere derartige Leitsysteme kostengünstiger geschaffen werden können.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Leitsystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß der Erfindung ist ein Leitsystem einer technischen Anlage, welche mindestens ein Feldgerät aufweist, von dem min destens zwei redundante Protokollwerte bereitgestellt werden, die vom Leitsystem in einen einzigen nicht redundanten Funktionswert umgesetzt werden, geschaffen, bei dem zum Umsetzen der mindestens zwei redundanten Protokollwerte mindestens zwei redundante Kommunikationskanäle vorgesehen sind, mittels denen jeweils der zugehörige Protokollwert auf seine Richtigkeit geprüft und ein als richtig erachteter Protokollwert weitergegeben werden kann.
Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß die Prüfung der Richtigkeit der Protokollwerte redundant in zwei Kommunikationskanälen realisiert und ferner ist die Prüfung in eine Ebene unter dem eigentlichen Zielsystem bzw. der eigentlichen Datenverarbeitung verlagert.
Die erfindungsgemäße Lösung weist dabei die Vorteile auf, dass die Prüfung insgesamt eine höhere Sicherheit bietet und zugleich einfacher bereitgestellt und gehandhabt werden kann. Die Prüfung erfolgt aufgrund der redundanten Ausführung nämlich zumindest doppelt und wird darüber hinaus in einer eigenen Softwareschicht realisiert, welche für die Prüfungsanforderungen speziell angepasst und dann unabhängig von Zielsystemen immer wieder verwandt werden kann. Darüber hinaus ist mit der erfindungsgemäßen Lösung die Grundlage geschaffen, um insbesondere die Ankopplung der Kommunikationskanäle am Feldgerät sowie am Zielsystem schneller und kostengünstiger realisieren zu können. Dieser ebenfalls grundlegende Vorteil wird nachfolgend noch näher erläutert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leitsystems umfassen die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle jeweils eine Treiberlogik, mittels der der zugehörige Protokollwert ausgehend von einem Signal des Feldgerätes als genormter Wert bereitgestellt werden kann. Die Treiberlogiken werden insbesondere erfindungsgemäß verwendet, um standardisierte Prozessabbilder zu erhalten, die nachfolgend im Hinblick auf darin enthaltene richtige und falsche Werte mit einer ebenfalls standardisierten Prüfsoftware geprüft werden können.
Die erfindungsgemäß mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle umfassen ferner vorteilhaft jeweils eine Beurteilungslogik, mittels der der Protokollwert auf seine Richtigkeit beurteilt werden kann. Diese Beurteilungslogik ist gemäß der Erfindung insbesondere aufgrund der standardisierten Prozessabbilder für alle Anwendungsfälle im Wesentlichen gleich bzw. ähnlich. Es sind bei der Vorbereitung und dem Betrieb derartiger Beurteilungslogiken entsprechend erhebliche Kosteneinsparungen möglich. Es muss insbesondere keine für das Zielsystem extra projektierte Logik für die Auswahl von Werten geschaffen werden, wie dies bisher der Fall war. Besonders vorteilhaft wird die Beurteilungslogik in Gestalt eines Protokollbeurteilungs-Plugin für den zugehörigen Kommunikationskanal bereitgestellt. Der Kommunikationskanal ist bei diesen und den anderen hier diskutierten Lösungen dabei vorteilhaft auf der Basis eines Personal Computers (PC) aufgebaut.
Die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle umfassen alternativ oder zusätzlich vorteilhaft jeweils eine Funktionslogik, mittels der der zugehörige, als richtig erachtete Protokollwert zu einem Funktionswert weiterverarbeitet werden kann. Die Kommunikationskanäle übernehmen damit weitere Verarbeitungsaufgaben, so dass insgesamt für das Zielsystem eine angepasste, insbesondere genormte Datenbereitstellung auch im Hinblick auf die Protokolle von angeschlossenen Endgeräten erfolgen kann.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist es besonders bevorzugt, dass die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle mit einem Verbindungskanal miteinander gekoppelt sind, mittels dem die redundanten Protokollwerte zwischen den Kommunikationskanälen wechselseitig ausgetauscht werden können. Auf diese Weise wird jedem der Kommunikationskanäle ein Satz mit beiden Protokollwerten zur Verfügung gestellt, so dass diese auf dieser Basis eine entsprechend fundierte Prüfung auf richtige und falsche Protokollwerte vornehmen können.
Darüber hinaus ist der genannte Verbindungskanal besonders bevorzugt selbst redundant ausgebildet. Als Redundanz können für den Verbindungskanal beispielsweise mehrere parallele Verbindungsleitungen vorgesehen sein. Die Sicherheit für den oben erläuterten Austausch von Protokollwerten zwischen den Kommunikationskanälen wird dadurch wesentlich erhöht.
Um den Aufwand bei der Verarbeitung der Protokollwerte weiter zu verringern, werden erfindungsgemäß bevorzugt mittels des Verbindungskanals die redundanten Protokollwerte als genormte Werte wechselseitig ausgetauscht.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei dem Leitsystem eine Verdeckungslogik vorgesehen ist, mittels der die redundanten, als richtig erachteten Protokollwerte, welche insbesondere zu redundanten Funktionswerten weiterverarbeitet worden sind, zu einem einzigen Protokollwert bzw. Funktionswert zusammengeführt werden. Dieser Protokollwert bzw. Funktionswert wird dann dem zugehörigen Zielsystem, welches beispielsweise eine Projektierungsoberfläche ist, bereitgestellt. Das Zielsystem bemerkt also nicht die redundante Protokollverarbeitung und muss auch nicht an diese angepasst werden. Die vorgesehene Verdeckungslogik verdeckt also die Redundanz nach unten.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn mittels der Vergleichslogik die redundanten, als richtig erachteten Protokollwerte, welche insbesondere zu redundanten Funktionswerten weiterverarbeitet worden sind, auf Übereinstimmung verglichen werden können. Durch den Vergleich der als richtig erachteten Protokollwerte kann erkannt werden, wenn es in der redundanten Protokollverarbeitung zu einer unerwünschten Ab weichung oder einem Fehler kam. Die erfindungsgemäße Protokollverarbeitung unterliegt dann also einer weiteren Qualitätssicherung.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitsystems anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Leitsystems mit einem daran angeschlossenen Feldgerät.
In 1 ist ein Leitsystem 10 dargestellt, an dem ein Feldgerät 12 angeschlossen ist. Das Feldgerät 12 ist beispielsweise eine Turbine oder ein Generator einer Kraftwerksanlage. Das Feldgerät 12 ist mittels einer ersten Leitung 14 und einer zweiten Leitung 16 an einen ersten Kommunikationskanal 18 bzw. einen zweiten Kommunikationskanal 20 angeschlossen. Die Kommunikationskanäle 18 und 20 sind in Gestalt eines Rechnermoduls ausgebildet und dazu vorgesehen, jeweils einzelne Protokollwerte eines vom Feldgerät 12 redundant bereitgestellten Protokolls auf seine Richtigkeit zu prüfen.
Die als richtig erachteten Protokollwerte werden von den Kommunikationskanälen 18 und 20 an eine Verdeckungslogik 20 weitergegeben, welche diese über eine Leitung 24 an ein Zielsystem 26 liefert. Das Zielsystem 26 ist beispielsweise eine Projektierungsoberfläche für die Protokollwerte.
Jeder einzelne Kommunikationskanal 18 und 20 umfasst eine Treiberlogik 30 bzw. 32, mittels der die vom Feldgerät 12 bereitgestellten Werte in standardisierte Protokollwerte, beispielsweise gemäß der Profi-Bus-Norm oder der INC-Norm umgewandelt werden. Die umgewandelten Werte werden weiter von einer Beurteilungslogik 34 bzw. 36 verarbeitet. Diese Beurteilungslogik 34 bzw. 36 ist jeweils in Form eines weitgehend stets gleichen Protokollbeurteilungs-Plugin ausgebildet, welches die darin verarbeiteten Protokollwerte auf ihre Richtig keit beurteilt. Die Beurteilungslogik 34 bzw. 36 ist also im Wesentlichen unabhängig von der besonderen Anwendungssituation des Feldgeräts 12 weitgehend gleich bzw. ähnlich.
Die als richtig beurteilten Protokollwerte werden an eine Funktionslogik 38 bzw. 40 weitergegeben, die jeweils in Gestalt eines Rechnerbausteins des zugehörigen Kommunikationskanals 18 bzw. 20 ausgebildet sind und die als richtig erachteten Protokollwerte zu Funktionswerten weiterverarbeiten. Die Funktionswerte der beiden Kommunikationskanäle 18 und 20 werden dann mittels einer Vergleichslogik innerhalb der Verdeckungslogik 22 miteinander verglichen. Sie müssen gleich sein, wenn die redundante Protokollverarbeitung bis zu diesem Schritt richtig gearbeitet hat. Die richtigen Funktionswerte gelangen entsprechend an das Zielsystem 26, welches im Übrigen von der redundanten Protokollverarbeitung keine Notiz genommen hat.
Zur Beurteilung der Richtigkeit der standardisierten Protokollwerte mit Hilfe der Beurteilungslogiken 34 bzw. 36 ist es ferner vorgesehen, dass die Protokollwerte des einen Kommunikationskanals 18 mit jenen des anderen Kommunikationskanals 20 ausgetauscht werden. Dazu ist eigens ein Verbindungskanal 42 zwischen den Kommunikationskanälen 18 und 20 ausgebildet. Dieser Verbindungskanal 20 ist mit redundanten Verbindungsleitungen 44, 46 und 48 gestaltet. Auf diese Weise wird in jedem der beiden Kommunikationskanäle 18 und 20 ein erstes Protokollabbild 50 und ein zweites Protokollabbild 52 erhalten. Die beiden Protokollabbilder 50 und 52 können dann jeweils beurteilt und die richtigen Protokollwerte können weitergeben werden. Bei dieser Beurteilung sollten die beiden Beurteilungslogiken 34 bzw. 36 zum gleichen Ergebnis gelangen, so dass, wie oben erläutert, nachfolgend in beiden Kommunikationskanälen 18 und 20 die gleichen Funktionswerte erhalten werden sollten.

10: Leitsystem
12: Feldgerät
14: Leitung
16: Leitung
18: Kommunikationskanal (Rechnermodul)
20: Kommunikationskanal (Rechnermodul)
22: Verdeckungslogik
24: Leitung
26: Zielsystem (Projektierungsoberfläche)
28: Protokolleingang
30: Treiberlogik
32: Treiberlogik
34: Beurteilungslogik (Protokollbeurteilungs-Plugin)
36: Beurteilungslogik (Protokollbeurteilungs-Plugin)
38: Funktionslogik (Rechnerbaustein)
40: Funktionslogik (Rechnerbaustein)
42: Verbindungskanal
44: Verbindungsleitung
46: Verbindungsleitung
48: Verbindungsleitung
50: erstes Protokollabbild
52: zweites Protokollabbild

Claims

Leitsystem (10) einer technischen Anlage, welche mindestens ein Feldgerät (12) aufweist, von dem mindestens zwei redundante Protokollwerte bereitgestellt werden, die vom Leitsystem (10) in einen einzigen nicht redundanten Funktionswert umgesetzt werden, bei dem zum Umsetzen der mindestens zwei redundanten Protokollwerte mindestens zwei redundante Kommunikationskanäle (18, 20) vorgesehen sind, mittels denen jeweils der zugehörige Protokollwert auf seine Richtigkeit geprüft und ein als richtig erachteter Protokollwert weitergegeben werden kann.
Leitsystem nach Anspruch 1, bei dem die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle (18, 20) jeweils eine Treiberlogik (30, 32) umfassen, mittels der der zugehörige Protokollwert ausgehend von einem Signal des Feldgerätes (12) als genormter Wert bereitgestellt werden kann.
Leitsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle (18, 20) jeweils eine Beurteilungslogik (34, 36) umfassen, mittels der der Protokollwert auf seine Richtigkeit beurteilt werden kann.
Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle (18, 20) jeweils eine Funktionslogik (38, 40) umfassen, mittels der der zugehörige, als richtig erachtete Protokollwert zu einem Funktionswert weiterverarbeitet werden kann.
Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die mindestens zwei redundanten Kommunikationskanäle (18, 20) mit einem Verbindungskanal (42) miteinander gekoppelt sind, mittels dem die redundanten Protokollwerte zwi schen den Kommunikationskanälen (18, 20) wechselseitig ausgetauscht werden können.
Leitsystem nach Anspruch 5, bei dem der Verbindungskanal (42) redundant ausgebildet ist.
Leitsystem nach Anspruch 5 oder 6, bei dem mittels des Verbindungskanals (42) die redundanten Protokollwerte als genormte Werte wechselseitig ausgetauscht werden können.
Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Verdeckungslogik (22) vorgesehen ist, mittels der die redundanten, als richtig erachteten Protokollwerte, welche insbesondere zu redundanten Funktionswerten weiterverarbeitet worden sind, zu einem einzigen Protokollwert bzw. Funktionswert zusammengeführt werden.
Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine Vergleichslogik vorgesehen ist, mittels der die redundanten, als richtig erachteten Protokollwerte, welche insbesondere zu redundanten Funktionswerten weiterverarbeitet worden sind, auf Übereinstimmung verglichen werden können.