CH702344B1 - Steuerungssystem für Messungen bei Anlagen. - Google Patents

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CH702344B1
CH702344B1 CH5642011A CH5642011A CH702344B1 CH 702344 B1 CH702344 B1 CH 702344B1 CH 5642011 A CH5642011 A CH 5642011A CH 5642011 A CH5642011 A CH 5642011A CH 702344 B1 CH702344 B1 CH 702344B1
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sensor
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CH5642011A
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Hisayoshi Fukai
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Toshiba Kk
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    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • GPHYSICS
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    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H04Q2209/80Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/86Performing a diagnostic of the sensing device

Abstract

Es wird ein Steuerungssystem für Messungen bei Anlagen bereitgestellt. Das Steuerungssystem umfasst Vor-Ort-Sensoren, wobei ein Messsignal eines jeden Vor-Ort-Sensors (1), welcher an jedem Bedienterminal in einer Anlage bereitgestellt ist, an einen Hauptbedienraum übertragbar ist, wobei die Bedienung der Bedienterminale aus dem Hauptbedienraum erfolgt. Das Steuerungssystem umfasst weiter eine Steuerungsvorrichtung, welche die Bedienterminale steuert. Der Vor-Ort-Sensor (1) umfasst ein Selbstdiagnosemittel (10) zur Selbstdiagnostizierung einer Funktion des Vor-Ort-Sensors, ein drahtloses LAN-Kommunikationsmittel (12) und eine Leistungsquelle zur Speisung beider Mittel mit Elektrizität. Der Vor-Ort-Sensor ist mit dem drahtlosen LAN-Kommunikationsmittel zur Übertragung eines Detektionssignals des Vor-Ort-Sensors mittels drahtloser Kommunikation verbunden. Damit kann die Wartung, wie z.B. die Überprüfung und der Austausch von Sensoren, ausgeführt werden, ohne das System zu isolieren, sogar während des Betriebs.

Description

Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem für Messungen bei Anlagen und insbesondere auf ein System zur Steuerung von Messungen durch Verwendung einer kompletten drahtlosen Kommunikation mit wichtigen Sensoren in einer Anlage, wie z.B. ein Atomkraftwerk, bei der gewünscht wird, den Arbeitstakt zu erhöhen.
Stand der Technik
[0002] Zunächst wird ein Beispiel eines Messungssteuerungssystems, welches in einer normalen Anlage integriert ist, unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4 wird ein Vor-Ort-Sensor 1 von einer Instrumentierungsleistungsquelle 2 mit Energie versorgt, wobei ein Messwert (elektrischer Strom) mittels eines Strom/Spannungswandlers 3 in ein Spannungssignal konvertiert wird und an eine Recheneinheit 4, eine Steuerungsvorrichtung 5 und ein Anzeige/Aufzeichnungsgerät 6 überträgt.
[0003] Alle Mittel in einem Pfad, durch welchen ein Betriebssignal von der Steuereinheit 5 über eine Bedienkonsole 7 in einem Hauptbedienraum und eine Vor-Ort-Bedienkonsole 8 an ein Ventil 9, welches ein Bedienterminal ist, ausgegeben wird, sind als analoge Schleife mit elektrischen Kabelverbindungen ausgebildet.
[0004] Eine Vor-Ort-Sensorvorrichtung für ein herkömmliches Kernkraftwerk oder dergleichen wird gemäss der obigen Beschreibung verwendet, und das Messungssteuerungssystem wird periodisch überprüft, um seine Qualität und Sicherheit zu gewährleisten. Wenn die Anlage zum Zwecke der periodischen Überprüfung angehalten wird, wird eine Systementkopplung (Isolierung) durchgeführt, um die Sicherheit zu gewährleisten, und anschliessend wird die Überprüfung durchgeführt. Patent Dokument 1: Veröffentlichte (JP-A) Japanische Patentanmeldung Nummer 10-148 694 Patent Dokument 2: Veröffentlichte (JP-A) Japanische Patentanmeldung Nummer 2001-94 970
Offenbarung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Probleme
[0005] Die Systementkopplung bedeutet jedoch eine hohe Belastung für den Anlagenbetreiber. Ausserdem bedeuten diese Sensoren eine immense Belastung bei den Bauarbeiten der Anlage oder bei Verbesserungsarbeiten der Einrichtung im Hinblick auf Kosten und die Dauer von Errichtungsarbeiten und der Verwendung der Sensoren.
[0006] Zusätzlich ist es gewünscht, die Gesundheit und Sicherheit gegen Strahlenbelastung der Arbeiter bei der Vor-Ort-Arbeit in einem Kernkraftwerk oder Ähnlichem zu verbessern, so dass bei einer Einrichtungsreparatur bzw. Einrichtungsverbesserung Vor-Ort-Sensoren benötigt werden, welche relativ einfach erweitert oder gemultiplext werden können.
[0007] Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Punkte entwickelt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, welches Wartungsarbeiten, wie z.B. die Überprüfung und den Austausch von Sensoren in einer Anlage oder Ähnlichem, durchführen kann, ohne dass das System während des Betriebs der Anlage isoliert werden muss.
Mittel zur Lösung des Problems
[0008] Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein System bereit, welches unten beschrieben wird.
[0009] Es wird ein Steuerungssystem für Messungen bei Anlagen bereitgestellt. Das Steuerungssystem umfasst Vor-Ort-Sensoren, wobei ein Messsignal eines jeden Vor-Ort-Sensors, welcher an jedem Bedienterminal in einer Anlage bereitgestellt ist, an einen Hauptbedienraum übertragbar ist, wobei die Bedienung der Bedienterminale aus dem Hauptbedienraum erfolgt. Das Steuerungssystem umfasst weiter eine Steuerungsvorrichtung, welche die Bedienterminale steuert. Der Vor-Ort-Sensor umfasst ein Selbstdiagnosemittel zur Selbstdiagnostizierung einer Funktion des Vor-Ort-Sensors, ein drahtloses LAN-Kommunikationsmittel und eine Leistungsquelle zur Speisung beider Mittel mit Elektrizität. Der Vor-Ort-Sensor ist mit dem drahtlosen LAN-Kommunikationsmittel zur Übertragung eines Detektionssignals des Vor-Ort-Sensors mittels drahtloser Kommunikation verbunden.
Auswirkung der Erfindung
[0010] Wie oben beschrieben, werden in der vorliegenden Erfindung ein Mikrocomputer mit einer Selbstdiagnosefunktion, eine langlebige elektrische Leistungsquelle und eine drahtlose LAN-Vorrichtung mit dem Vor-Ort-Sensor kombiniert, wobei diese zusammengefasst werden, damit ein Steuerungssystem für Messungen konfiguriert werden kann, welche keine elektrische Kabelverbindung benötigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0011] <tb>Fig. 1<sep>ist ein gesamtes Konfigurationsdiagramm, welches eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. <tb>Fig. 2<sep>ist eine Darstellung, welche eine interne Konfiguration einer in Fig. 1 gezeigten Vor-Ort-Vorrichtung zeigt. <tb>Fig. 3<sep>ist eine Darstellung, welche ein Beispiel der Anbindung des in Fig. 1 gezeigten Vor-Ort-Sensors an ein Objekt zeigt. <tb>Fig. 4<sep>ist ein Blockdiagramm, welches eine gesamte Konfiguration eines herkömmlichen Systems zeigt.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
[0012] Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1bis 3 beschrieben.
Erste Ausführungsform
[0013] Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Vor-Ort-Sensor 1 in einer Selbstdiagnosevorrichtung 10, wie z.B. ein Mikrocomputer, mit einer Selbstdiagnosefunktion integriert; eine langlebige Energiequelle 11, z.B. ein elektrischer Hausgenerator; und eine Antenne 13 für das drahtlose LAN. Der Vor-Ort-Sensor 1 ist mit einer arithmetischen und Steuereinheit 14, einem Anzeige/Aufzeichnungsgerät 6, und einer Bedienkonsole 7 durch ein LAN über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 12 verbunden. Ein Betriebssignal von der Bedienkonsole 7 wird einer Vor-Ort-Bedienkonsole 8 und einem Bedienterminal 9 über die drahtlose LAN-Vorrichtung 12 bereitgestellt. Hier gibt die Selbstdiagnosefunktion der Selbstdiagnosevorrichtung 10 Funktionen a) bis d) an, welche unten beschrieben sind. (a) Eine Überwachungszeitgeberfunktion (WDT) einer CPU (zentrale Recheneinheit) zur Überwachung, ob die Recheneinheit normal arbeitet. (b) Eine Leistungsquellenüberwachungsfunktion zum Auslesen einer Betriebsspannung der Selbstdiagnosevorrichtung und zur Überwachung, ob eine Anomalie vorhanden ist oder nicht. (c) Eine Funktion zur Überprüfung der Zuverlässigkeit einer I/O-Einheit mittels einer Überwachung eines Signals vom Sensor oder eines von der Leistungsquelle abgegriffenen Spannungswerts. (d) Eine Überwachungsfunktion zur Detektierung einer Anomalie der Messumgebung, mit einem Temperatursensor, einem Feuchtigkeitssensor und dergleichen zur Selbstüberwachung, eingebaut in einem Hauptkörper.
[0014] Gemäss der ersten, wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsform ist der Vor-Ort-Sensor 1 komplett unverdrahtet und ein Mess/Steuersignal wird drahtlos mittels eines drahtlosen LAN als Digitalsignal übertragen, anstelle eines mittels eines konventionellen elektrischen Kabels übertragenen Analogsignals. Folglich ist es bei der Überprüfung des Vor-Ort-Sensors 1 möglich, Software zu verwenden, um die Behandlung der Sicherheit und einen Überprüfungsschritt des Sensors durchzuführen.
[0015] Es ist weiter möglich, auf einfache Weise ein doppeltes Vor-Ort-Sensorsystem aufzubauen, welches Vorrichtungen eines LAN höheren Grades einschliesst. Hier umfassen Detektionsziele des Vor-Ort-Sensors Druck, Temperatur, Umdrehung, Vibration, Strahlung, elektrisches Potential und dergleichen.
[0016] Da der Vor-Ort-Sensor komplett unverdrahtet ist, können die Kosten für Material und Aufbauarbeiten in hohem Masse durch Beseitigung von Kabeln der Vor-Ort-Sensoren reduziert werden.
[0017] Da der Vor-Ort-Sensor unverdrahtet ist und ein Steuerungssystem höheren Grades einer Relaisstation für das drahtlose LAN mittels eines verdrahteten LAN konfiguriert ist, kann ein zu überprüfender und zu justierender Sensor, welcher vom System abgekoppelt werden muss, mittels Software abgekoppelt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Überprüfung und eine Wartung des Sensors durchzuführen, ohne die periodische Überprüfung der Anlage zu unterbrechen.
Zweite Ausführungsform
[0018] Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und stellt eine Konfiguration der Vor-Ort-Vorrichtung dar. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst der Vor-Ort-Sensor eine Selbstdiagnosevorrichtung 10, eine Leistungsquelle 11, wie z.B. eine Solarbatterie, eine drahtlose LAN-Vorrichtung 12, eine Antenne für das drahtlose LAN 13, eine CPU 14, ein Korrekturterminal 15 und einen Referenzoszillator 16 für die Korrektur. Zusätzlich zur Selbstdiagnosefunktion hat der Vor-Ort-Sensor 1 eine Funktion zur Detektion einer Anomalie eines gemessenen Prozesswerts und zur Feststellung einer systematischen Anomalie. Hier werden die Funktion zur Detektion einer Anomalie eines Prozesswerts und die Funktion zur Feststellung einer systematischen Anomalie nachfolgend beschrieben. Zunächst gibt die Funktion zur Detektion einer Anomalie eines Prozesswerts eine Funktion zur Detektion einer Abkopplung eines Signals von einem Detektor an, wobei der Erdschluss eines Signals vom Detektor und eine Anomalie der Änderungsrate eines Signals vom Detektor detektiert werden. Die Funktion zur Feststellung einer systematischen Anomalie hat eine Funktion zur Überwachung/Feststellung einer systematischen Änderung durch die Feststellung eines Prozesswerts mittels eines Mikrocomputers unter Verwendung von Software, und sie hat eine verteilte Überwachungsfunktion.
[0019] Der Vor-Ort-Sensor 1 ist auf einer Leitung 100, welche ein Messobjekt darstellt, einer Anlage angeordnet und misst zur Verwaltung der Anlage notwendige physikalische Grössen wie z.B. Druck, Temperatur, Umdrehung, Vibration, Strahlung, elektrisches Potential und dergleichen der Leitung 100.
[0020] Das Bedienterminal 9 (Fig. 1) wird an derselben Leitung 100 bereitgestellt, um ein Ventil zu öffnen und zu schliessen, wobei Öffnungs- und Schliessvorgänge des Bedienterminals 9 von der Vor-Ort-Bedienkonsole 8 (Fig. 1) durchgeführt werden. Die Vor-Ort-Bedienkonsole 8 wird mittels des Korrekturterminals 15 (Fig. 1) angepasst.
[0021] Jede Selbstdiagnosevorrichtung 10 ist in der Lage, unabhängig Funktionen auszuführen und Arbeitsgänge durchzuführen und umfasst die Antenne 13 für das drahtlose LAN, um untereinander drahtlos verbunden zu sein. Als Folge kann das Messungssteuerungssystem ohne Eingriff eines Menschen bedient werden, so dass eine verteilte Überwachung, welche Vorteile im Hinblick auf Qualität und Sicherheit aufweist, durchgeführt werden kann.
Andere Ausführungsformen
[0022] Fig. 3 zeigt eine Situation, in welcher ein Vor-Ort-Sensor 1 in Kontakt mit einer Leitung 100 ist und eine periodische Überprüfung durchgeführt wird. Der Vor-Ort-Sensor 1 umfasst eine verteilte Steuerungskonsole, wie in Fig. 2gezeigt. Der Vor-Ort-Sensor 1 kann die Steuerung des Vor-Ort-Sensors selbst bestimmen und auch eine verteilte Steuerung durchführen, bei der ein Messsignal zur verteilten Steuerungskonsole übertragen wird, um das Bedienterminal zu bedienen.
[0023] Im Vor-Ort-Sensor 1 eines in einer Anlage bereitgestellten Messungssteuerungssystems kann eine Referenzvorrichtungskorrekturfunktion, wie z.B. ein Korrekturquarzoszillator oder eine Standardgewichtung, oder ein Testterminal im Vorfeld eingebaut werden.
[0024] Eine IP-Adresse kann jedem Vor-Ort-Sensor 1 eines in einer Anlage bereitgestellten Messungssteuerungssystems zugeordnet werden, so dass jeder Vor-Ort-Sensor eine gemultiplexte Backup-Funktion hat.
[0025] Durch den Einbau im Vorfeld einer Referenzvorrichtungskorrekturfunktion, wie z.B. eines Korrekturquarzoszillators oder einer Standardgewichtung, oder eines Testterminals, in den Vor-Ort-Sensor 1 eines in einer Anlage bereitgestellten Messungssteuerungssystems ist es möglich, die Vor-Ort-Arbeitsbelastung zu reduzieren, wenn der Sensor überprüft und angepasst wird, sowie die Strahlungsdosis der Arbeiter in einem Kernkraftwerk oder dergleichen zu reduzieren.
[0026] Durch eine Verbindung der Vor-Ort-Sensoren eines in einer Anlage bereitgestellten Messungssteuerungssystems und eines Systems höheren Grades für Steuerung/Überwachung/Bedienung mittels eines LAN ist es möglich, die Flexibilität bezogen auf zusätzliche Sensoren zu erhöhen, eine Kontrollfunktion zu verbessern, eine Fernüberwachung durchzuführen und dergleichen. Durch die Konfiguration des Messungssteuerungssystems mittels LAN kann eine hohe Skalierbarkeit der Vorrichtungskonfiguration erreicht werden.
[0027] Durch die Konfiguration des Messungssteuerungssystems mittels LAN kann die Behandlung der Sicherheit des Vor-Ort-Sensors bei der Überprüfung des Vor-Ort-Sensors durch die Verwendung von Software durchgeführt werden. Aus diesem Grund ist es möglich, die Wartung des Vor-Ort-Sensors während des Betriebs der Anlage durchzuführen, so dass der Wirkungsgrad der Anlage verbessert werden kann.
[0028] Weiter kann eine IP-Adresse jedem Vor-Ort-Sensor eines in einer Anlage bereitgestellten Messungssteuerungssystems zugeordnet werden, so dass jeder Vor-Ort-Sensor eine gemultiplexte Backup-Funktion haben kann.
[0029] Da die Vor-Ort-Sensoren mittels Software verwaltet werden können, ist es zusätzlich möglich, ein gemultiplextes Vor-Ort-Sensorsystem leicht aufzubauen, einschliesslich eines LAN höheren Grades, so dass sich die Zuverlässigkeit der Anlage verbessert.
Beschreibung der Bezugszeichen
[0030] 1: Vor-Ort-Sensor, 2: Instrumentierungsleistungsquelle, 3: Strom/Spannungswandler, 4: Recheneinheit, 5: Steuerungsvorrichtung, 6: Anzeige/Aufzeichnungsgerät, 7: Bedienkonsole, 8: Vor-Ort-Bedienkonsole, 9: Bedienterminal/Ventil, 10: Mikrocomputer, 11: Leistungsquelle, 12: drahtlose LAN-Einheit, 13: Antenne für drahtlosem LAN, 14: Arithmetische und Steuerungseinheit, 15: Korrekturterminal.

Claims (5)

1. Steuerungssystem für Messungen bei Anlagen, umfassend Vor-Ort-Sensoren, wobei ein Messsignal eines jeden Vor-Ort-Sensors, welcher an jedem Bedienterminal in einer Anlage bereitgestellt ist, an einen Hauptbedienraum übertragbar ist, wobei die Bedienung der Bedienterminale aus dem Hauptbedienraum erfolgt, und eine Steuerungsvorrichtung, welche die Bedienterminale steuert, wobei der Vor-Ort-Sensor ein Selbstdiagnosemittel zur Selbstdiagnostizierung einer Funktion des Vor-Ort-Sensors, ein drahtloses LAN-Kommunikationsmittel und eine Leistungsquelle zur Speisung beider Mittel mit Elektrizität umfasst und wobei der Vor-Ort-Sensor mit dem drahtlosen LAN-Kommunikationsmittel zur Übertragung eines Detektionssignals des Vor-Ort-Sensors mittels drahtloser Kommunikation verbunden ist.
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Vor-Ort-Sensor zusätzlich zu einer Selbstdiagnosefunktion eine Funktion zur Detektion einer Anomalie eines gemessenen Prozesswerts und eine Funktion zur Detektion einer systematischen Anomalie hat.
3. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Korrekturfunktionsmittel im Vor-Ort-Sensor eingebaut ist.
4. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Testterminal im Vor-Ort-Sensor eingebaut ist.
5. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Vor-Ort-Sensor eine IP-Adresse hat und der Vor-Ort-Sensor individuell eine gemultiplexte Backup-Funktion hat.
CH5642011A 2008-10-02 2009-09-30 Steuerungssystem für Messungen bei Anlagen. CH702344B1 (de)

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