DD300134A5 - Verfahren zur regelbasierten Überwachung durch Diagnose und Therapiesteuerung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur regelbasierten UEberwachung durch Diagnose und Therapiesteuerung in Automatisierungssystemen (ATS) mit hohen Realzeitanforderungen. Der Zustand des ATS wird staendig im closed-loop-Betrieb ueberwacht und dabei die Wahrheitswerte bezueglich spezifizierter Diagnose-Bedingungen in einem Diagnose-Vektor aktuell gehalten. In Regelform vorhandenes Erfahrungswissen zur Anlagenfahrweise bildet in einer speziellen verdichteten Informationsdarstellung die Wissensbasis, welche ereignis- oder zeitgesteuert mittels des Diagnose-Vektors ausgewertet wird. Bei Indikation eines therapiewuerdigen Zustandes des ATS werden die erfahrungsgemaesz geeigneten Steuerhandlungen automatisch realisiert. Dabei sind Zeitueberwachung und Sinnfaelligkeitspruefung moeglich.{Realzeit-Automatisierungssystem; closed-loop-Betrieb; UEberwachung; Diagnose; Therapiesteuerung; Erfahrungswissen, regelbasiert}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur regelbasierten Überwachung und Therapiesteuerung in Automatisierungssystemen (ATS). Sie ist vorteilhaft einsetzbar für technologische Anlagen mit dezentralen ATS, deren autonome Einheiten auf Mikrorechaerbasis untereinander durch digitalen Datenverkehr zu einer hierarchischen Struktur verbunden sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Moderne ATS sind so ausgelegt, daß Störgrößen, welche innerhalb des spezifizierten Arbeitsbereiches der technologischen Anlage auftreten, automatisch kompensiert werden (Normalregime). Weiterhin sind i. a. Prozeßsicherungsfunktionon installiert, welche beim Auftreten gefährlicher Störgrößen automatisch ansprechen und die technologische Anlage in einen ungefährlichen Zustand überführen (z. B. Abschaltung). Voraussetzung hierfür ist die Überwachung relevanter Parameter auf spezifizierte Grenzwerte.

Bei Abweichungen vom Normalre(,ime, z. B. aufgrund von Störungen, technologisch bedin jten oder zur Realisierung des Energiemanagements erforderlichen Umsteuervorgängen, bei denen die technologische Anlage (zeitweise) außerhalb des spezifizierten Arbeitsbereiches, mit modifizierter Technologie oder veränderter Leistung betrieben wird, sind vom Bedienpersonal der Leitebene Entscheidungen zu treffen und im Ergebnis Steuereingriffe vorzunehmen mit dem Ziel, den (vollautomatisierten) Arbeitsbereich des Systems wieder zu erreichen, ohne daß kritische Parameter entstehen und zum Ansprechen der Prozeßsicherung führen, da dies i.e. mit erheblichen Verlusten im Ergebnis der technologischen Anlage verbunden ist.

Dies gelingt nur in dem Umfang, wie das Bedienpersonal zunehmend Erfahrung gewinnt, um bei Überwachung der im Leitstand eingehenden Informationen den aktuellen Systemzustand zutreffend zu diagnostizieren und die Menge dp- erfahrungsgemäß zur Therapie geeigneten Steuereingriffe rechtzeitig und korrekt auszuführen. Dabei belastet die Komplexität der unter Realzeitbedingungen gleichzeitig zu erfüllenden Anforderungen, z. B. Berücksichtigung einer Vielzahl von Meßdaten und Alarmen dei gegtnwärtigen und zurückliegenden Pro7.eßgeschehens sowie Beachtung umfangreicher Bedienvorschriften, das Bedienpersonal picht selten bis an die Grenze der menschlichen Leistungsfähigkeit, so daß Fehlbedienungen zu ökonomischen Verlusten führen.

Zur Unterstützung des Beditmpersonals bei der Beurteilung komplexer Systemzusammenhänge werden zunehmend Expertensysteme eingesetzt. Es sin.. Expertensysteme zur Prozeßautomatisierung bekanntgeworden, die über eine On-line-Kopplung zum Prozeß aktuelle Prozeßinformationen aufnehme/i können. Aufgrund einer logischen Auswertung ihrer speziellen Wissensbasis mit diesen aktuellen Informationan gibt ein solches Syst mn dem Bediener im Dialog Empfehlungen für die Anlagenfahrwei.se. Nachteilig ist, daß die zeitaufwendige Arbeitsweise derartiger Systeme ihren Einsatz auf relativ langsam ablaufende technologische Prozesse begrenzt. Aufgrund der monotonen Schlußweise bekannter Expertensysteme ist es nicht möglich, während einer Konsultation eintretende Zustandsänderungen beim Entscheidungsprozeß noch zu berücksichtigen. Weiterhin stellen Expertensysteme hohe Anforderungen an Speicherkapazität und Rechnerleistung. Sie werden i. a. auf Datenverarbeitungscomputern der oberen Leistungsklasse betrieben, die hard- und softwareseitig nicht auf eine Closed-loop-Kopplung mit einem ATS eingerichtet sind. Daher können die aufgrund der Entscheidung eines Expertensystems notwendigen Steuereingriffe nicht automatisch erfolgen, sondern müssen vom Bediener manuell eingeleitet werden. Nachteilig ist hierbei, daß subjektive Faktoren (Akzeptanz, Reaktionsbereitschaft) die korrekte Prozeßführung beeinflussen können. Eine Closed-Ioop-Kopplung zwischen Wissensverarbeitung und ATS ermöglicht solche Wissensverarbeitungssysteme, welche in das Realzeitbetriebssystem eines ATS integriert sind. Erste Systeme dieser Art sind bereits bekanntgeworden. Sie setzen zu ihrer Realisierung jedoch voraus, daß sowohl ATS als auc^Wissensverarbeitungssystem auf diese Integrationsmöglichkeit von vornherein vorbereitet sind. Eine nachträgliche Integration von Wissensverarbeitung in ein vorhandenes ATS, welches für Erweiterungen dieser Art nicht konzipiert wurde, ist mit bekannten Lösungen nicht möglich.

Bei bekannten Lösungen, z. B. DD 254449, handelt es sich i. a. um Expertensysteme, welche Empfehlungen zur Anlagensteuerung oder Optimierung der Anlagenfahrweise geben. Für Aufgaben der technischen Diagnostik wird I. a. eine regelbasierte Wissensverarbeitung eingesetzt, da in diesen Fällen das Expertenwissen häufig in Regelform der Art „WENN... Bedingung, DANN ... Aktion" vorhanden ist.

Insbesondere für den Grenzbereich zwischen Normalregime von Automatisierungssystem einerseits und dem Ansprechen von Prozeßsicherungsfunktionen andererseits sind bisher keine integrierten Automatisierungsfunktionen bekanntgeworden, welche den Zustand des gesamten Systems (technologischer Prozeß, technologische Anlage und Automatisierungsanlage) nicht nur überwachen und diagnostizieren, sondern Steuerhandlungen, welche sich erfahrungsgemäß bei der Therapie bestimmter ^ystemzustände bewährt haben, automatisch einleiten können.

Eine Verknüpfung von Prozeßzustand und Steueraufgabe wird z. B. durch den in DD 207999 für Chargenprozesse verwendeten Zustandsvektor hergestellt. Dieser ist jedoch lediglich geeignet, die sequentielle Abfolge von Arbeitsschritten unter Wahrung eines Zeitregimes zu kontrollieren und kann zur Lösung der hier vorliegenden Problemstellung nicht genutzt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, für Automatisierungssysteme mit hohen Realzeitanforderungen ein Verfahren anzugeben, welches das System hinsichtlich spezifizierter Zustände überwacht und steuert, die Anlagenfahrung vereinfacht, ökonomische Verluste im Produktionsergebnis der technologischen Anlage infolge subjektiv bedingter Bedienfehler reduziert und mit relativ geringem Aufwand in vorhandene ATS integrierbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Technische Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, das auf einer verdichteten Informationsdarstellung «»ruht, mit deren Hilfe bei geringem Speicherbedarf die Regeln einer Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände des Gesamtsystems schnell und zuverlässig auswertbar sind, das bei Indikation solcher Zustände in der Lage ist, zugeordnete Therapiemaßnahmen selbsttätig einzuleiten und das in autonom ausführbare Teilschritte strukturierbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende Verfahrensweise gelöst:

Es wird ein Diagnose-Vektor eingeführt. Dabei handelt es sich um eine, auf die besonderen Belange der regelbasierten Überv achung von ATS zugeschnittene Informationsdarstellung, die im variablen Speicherbereich eines Realzeitrechners bewahrt wird. Der Diagnose-Vektor ermöglicht es, die Diagnose von Bedingungen, welche in Regeln einer Wissensbasis zu Indikation therapiew Jrdiger Zustände vorkommen, von der logischen Auswertung der Wissensbasis, d. h. der Suche nach einer gültigen Regel, zu entkoppeln. Die Elemente des Diagnose-Vektors nehmen die aktuellen Wahrheitswerte zu den Bedingungen auf, wobei jeder in der Wissensbasis auftretenden Bedingung ein Element des Diagnose-Vektors zugeordnet ist. Aktuelle Wahrheitswerte entstehen, indem aus der Menge der im digitalen Datenverkehr des ATS beobachtbaren System-Variablen ständig jene Variablen in an sich bekannter Weise überwacht werden, die für die Diagnose von Bedingungen relevant sind, weiter eine solche Variable durch geeignete Diagnose-Software bekannter Art hinsichtlich einer oder mehrerer spezifizierter Bedingungen (z.B. Grenzwert-Kontrolle) diagnostiziert, der resultierende aktuelle Wahrheitswert in das der jeweiligen Bedingung zugeordnete Element des erfindungsgemäßen Diagnose-Vektors eingetragen wird und dort gültig bleibt, bis die Überwachung der zugehörigen System-Variablen eine erneute Überwachung durch Diagnose einleitet, deren Ergebnis den bisherigen Wahrheitswert aktualisiert. Die dazu erforderlichen Angaben zur Relevanz von Variablen, der Art und Weise ihrer Beobachtbarkeit, anzuwendende Diagnose-Vorschriften sowie die Diagnose-Kriterien werden einem speziellen Teil der Wissensbasis entnommen.

Sobald diese Diagnose von System-Variablen eine Veränderung gegenüber einem bisherigen Wahrheitswert ergibt, wird für den veränderten Systemzustand automatisch eine neue Auswertung der Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände eingeleitet.

Regeln in einer Wissensbasis bestehen in bekannter Weise aus einem Bedingungs- und einem Aktionsteil, wobei der Aktionsteil genau dann auszuführen ist, wenn alle im Bedingungsteil aufgeführten Einzelbedingungen wahr sind. Für die Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände wird erfindungsgemäß vereinbart, daß jeder therapiewürdige Zustand durch genau eine Regel erfaßt wird, die im Bedingungsteil dieser Regel aufgeführten Einzelbedingungen diesen Zustand vollständig beschreiben und der Aktionsteil die Folge der für den Zustand geeigneten Therapiemaßnahmen sowie die bei deren Ausführung zu beachtenden Randbedingungen umfaßt. Dabei können Bedingungen gleichermaßen den technologischen Prozeß, die technologische Anlage oder die Automatisierungsmittel betreffen, wenn dies zur Beschreibung therapiewürdiger Zustände des Gesamt-Systems zweckmäßig ist. Es kann jedoch ebenfalls applikationsspezifisch vorteilhaft sein, verschiedene Wissensbasen getrennt nach unterschiedlichen Problembereichen auszuwerten oder in großen verteilten Systemen eine Untergliederung nach topologischen Gesichtspunkten vorzunehmen.

Zur logischen Auswertung von Regeln, d. h. der Ermittlung, ob eine Regel gültig ist, werden nur die Wahrheitswerte der im Bedingungsteil einer Regel spezifizierten Einzelbedingungen benötigt. Eine besonders günstige Auswertung ergibt sich, wenn die Wahrheitswerte im Diagnose-Vektor und im Bedingungsteil von Regeln rechnerintern in gleicher Weise auf ein binäres Alphabet (0,1) abgebildet werden. Es entsteht eine Informationsdarstellung, in welcher jeder Wahrheitswert nur noch ein Bit-Speicherplatz erfordert.

Weiterhin werden erfindungsgemäß alle j-Regeln in der Wissensbasis so normiert, daß eine Reg jI m mit m = 1,2,...,j alle i-Bedingungen der gesamten Wissensbasis in gleicher Folge umfaßt, wie sie auch für die i-Elemente des Diagnose-Vektors vereinbart ist, wobei nur die für die Regel m zutreffenden Bedingungen wahr sein müssen. Es entstehen Bitmuster einheitlicher Länge, die sich besonders zeitgünstig vergleichen und bei'Übereinstimmung der Muster von Diagnose-Vektor und Regel m die Gültigkeit der Regel m erkennen lassen. Daraufhin wird aus einer Liste mit j-Zeigern der Zeiger m ausgewählt, welcher auf die der Regel m zugeordneten Therapiemaßnahmen verweist. Falls keine der in der Wissensbasis spezifizierten j-Regeln zutrifft, liegt kein therapiewürdiger Zustand vor, d. h., es ist kein Eingriff in die Arbeitsweise des ATS erforderlich. Durch geeignete Wahl der Reihenfolge von Regeln in der Wissensbasis können in vorteilhafter Weise applikationsspezifische Besonderheiten berücksichtigt werden, indem eine Wichtung, z. B. nach Häufigkeit des Auftretens oder der Gefährlichkeit der durch Regeln beschriebenen Zustände vorgenommen wird.

Therapiemaßnahmen werden«ingeleitet, indem mittels digitalem Datenverkehr in an sich bekannter Weise an untergeordnete Mikrorechnereinheiten geeignete Befehle, z. B. zur Änderung von Stell- oder Regelparametern, übergeben werden. Bis zur Wirksamkeit derartiger Befehle vergeht eine nicht vernachlässigbare Zeitdauer. Zur Kontrolle dieser systemdynamischen oder anderen applikationsspezifischen Bedingungen bei Eingriffen in die Arbeitsweise des ATS wird ein spezieller Steuerüberwachungsmodul benutzt, welcher es ermöglicht, die logische Auswertung der Wissensbasis von der Ausführung erforderlicher Therapiemaßnahmen zu entkoppeln. Der Steuerüberwachungsmodul kontrolliert bei Indikation eines Zustandes m, ob Therapiemaßnahmen einer vorangegangenen Indikation noch abzuschließen sind und, falls kein Zustandswechsel vorliegt, ob unter Beachtung der Systemdynamik eine Wiederholung von Therapiemaßnahmen zulässig oder, falls sie noch nicht beendet sind, ihre Fortsetzung bis zur vollständigen Ausführung der begonnenen Therapie zweckmäßig ist. Falls keine entgegenstehende Bedingung vorliegt, leitet der Steuerüberwachungsmodul die der Regel m zugeordneten Therapiemaßnahmen ein und führt diese zum Abschluß, sofern nicht zwischenzeitlich durch erneute Indikation eines therapiewürdigen Zustandes ein neuer Steuerüberwachungszyklus eingeleitet wird. Die dazu erforderlichen Angaben, d. h. vordefinierte Bofehlssequenzen, sowie zu jeder Sequenz: eventuell einzuhaltende Wartezeit und Prioritätskennzeichnung für Steuerung der Unterbrechbarkeit, werden aus einem speziellen Teil der Wissensbasis entnommen. Durch die erfindungsgemäße Entkopplung der Indikation therapiewürdiger Zustände einerseits von der Überwachung relevanter Systemvariabler, deren Diagnose hinsichtlich der in Regeln spezifizierten Bedingungen und der Ausführung zugeordneter Therapiemaßnahmen andererseits wird es vorteilhaft möglich, diese Teilschritte ganz oder teilweise parallel zueinander auszuführen, z. B. als Tasks in der für Automatisierungsfunktionen bekannten Weise auf einem oder verteilt auf mehreren Realzeitrechnern im ATS. Falls bei parallelem Ablauf die Überwachung relevanter Systemvariabler ereignisgesteuert

erfolgt, wobei das (stochastische) Auftreten einer Variablen deren Diagnose und im Ergebnis eine Aktualisierung des Diagnose-Vektors zur Folge hat, kann der durch Änderung des Diagnose-Vektors bedingte Neustart der Auswertung der Wissensbasis eino noch nicht abgeschlossene Auswertung vorangegangener Zustandsänderungen unterbrechen. Diese Unterbrechbarkeit sichert erfindungsgemäß die sofortige Berücksichtigung eintretender Zustandsänderungen für die Indikation. Zur Kontrolle dieser Unterbrechbarkeit wird ein Zeitüberwachungsmodul benutzt, welcher erforderlichenfalls innerhalb einer spezifizhrbaren Grenzzeit ein Indikationsergebnis dadurch erzwingt, indem ständige Unterbrechungen kurzzeitig ausgeschlossen werden, bis die aktuelle Indikation beendet ist. Die Grenzzeit wird vorteilhaft so gewählt, daß unter Beachtung dar Systemdynamik gegebenenfalls dringende Therapiemaßnahmen noch rechtzeitig eingeleitet werden können.

Ausführungsbeispiel

Eine größere Anlage der chemischen Verfahrenstechnik ist mit einem modernen ATS ausgestattet, das eine Anzahl autonomer Mikrorechnereinheiten umfaßt, die durch seriellen Feldbus untereinander zu unterschiedlichen hierarchischen Strukturen verbunden sind und gemeinsam von einem übergeordneten Leitstand geführt werden. Die technologische Anlage arbeitet nach einem innovativen Verfahren, das u. a. auf thermischen Umwandlungen beruht und dem weitere thermische Prozesse, z. B. zur Heizdampfrückgewinnung, unterlagert sind. Bei Spezifikation des ATS war nicht vorhersehbar, daß in der kontinuierlichen Rohstoffzuführung sporadisch kurzzeitige Veränderungen der thermischen Eigenschaften eintreten, in deren Auswirkung das komplexe thermische Gleichgewicht der einander überlagerten Prozesse zu schwingen beginnt (zunächst mit langer, dann ständig kürzer werdender Amplitude), bis die automatische Prozeßsicherung anspricht und die Anlage abgefahren werden muß. Erfahrungsgemäß ist diese Störung therapierbar, wenn es gelingt, sie frühzeitig zu diagnostizieren und dta große Menge der erforderlichen Therapiemaßnahmen rechtzeitig und korrekt auszuführen.

Dies ist Aufgabe einer regelbasierten Überwachungs- und Therapiesteuereinrichtung (HiIT) nach dem erfindungsgemäßen Vorfahren, welche im Anwendungsbeispiel als zusätzliches, autonomes Mikrorechnersystem realisiert und ein-/ausgabeseitig in den Bus gekoppelt wird, welcher den Leitstand mit dem übrigen ATS verbindet. Eingabe für die RuT sind die Informationen des digitalen Datenverkehrs auf dem Sus, Ausgabe der RuT sind Befehle, wie sie auch vom Leitstand aus an die Mikrorechnereinheiten des ATS gesandt werden.

Die autonome RuT des Anwendungsbeispiels ist als Mehr-Rechnersystem ausgeführt, wobei Teilfunktionen in bekannter Weise arbeitsteilig und parallel zueinander durch verschiedene Mikrorechner realisiert werden. Die Erstellung und Aktualisierung der Wissensbasis erfolgt nicht in der RuT, sondern off-line mittels eines zum ATS gehörenden Konfigurationsrechners. Die RüT gliedert sich funktionell in die Komponenten Variablenüberwachung, Diagnose-Komplex, Indikation und Steuerüberwachung. Diese werden nachfolgend näher erläutert.

Variablenüberwachung: Eingabe ist der digitale Datenverkehr auf dem Bi s, Ausgabe sind relevante Variable. Als Teil der Wissensbasis stehen im Datenspeicher Listen zur Verfügung, welche die möglichen Codierungen relevanter Systemvariabler enthalten, sowie jeweils die Ordnungs-Nr. jener Bedingung(en) des Rege !teils der Wissensbasis, in denen diese Variable vorkommt. Die Variablenüberwachung liest ständig den Datenverkehr auf dem Bus und vergleicht die charakteristischen Codierungen mit den erwähnten Listen. Wenn der Vergleich ergibt, daß in; Datenverkehr eine relevante Systemvariable auftritt, wird sie an den Diagnose-Komplex ausgegeben. Parameter sind Wert, Zeit des Auftretens sowie (aus Liste entnommen) Ordnungs-Nr. jener Bedingung(en) der Wissensbasis, in denen diese Variable auftritt. Die Ausbabe erfolgt in einen Pufferbereich, danach wird die weitere Überwachung des Datenverkehrs fortgesetzt.

Diagnose-Komplex: Eingabe ist eine relevante Systemvariable, Ausgabe eine Aktualisierung des Diagnose-Vektors. Als Teil der Wissensbasis stehen im Datenspeicher Listen zur Verfügung, welche den Ordnungs-Nr. von Bedingungen die anzuwendende (mehrfach nutzbare) Diagnose-Routine sowie das für die jeweilige Bedingung geltende Diagnose-Kriterium (z. B. Grenzwert) zuordnen. Mit den Eingabe-Parametern und den Listendafen wird die zutreffende Diagnose-Routine aufgerufen. Alle Diagnose-Routinen liefern als Ergebnis einen (0,1 )-Wahrheitswert, welcher in das durch die Bedingungs-Nr. festgelegte Element des Diagnose-Vektors eingetragen wird. Dabei wird zugleich kontrolliert, ob eine Veränderung gegenüber dem bisherigen Wahrheitswert für diese Bedingung vorliegt. In diesem Fall wird zusätzlich ein Unterbrechungssignal an die Indikation gegeben. Bis zum Eintreffen der nächsten relevanten System-Variablen im Eingabepuffer führt der Diagnose-Komplex Eigenüberwachung der RüT durch. Zur Sicherung der applikationsspezifisch erforderlichen sehr kurzen Diagnose-Zeiten besteht der Diagnose-Komplex im Anwendungsbeispiel aus zwei parallel arbeitsteilig wirksamen Mikrorechnern. Indikation: Eingabe ist der Diagnose-Vektor, Ausgabe ist die Folge-Nr. m der zutreffenden Regel. Durch das Unterbrechungssignal ausgelöst, beginnt die Indikation des veränderten Zustandes erneut mit der ersten Regel. Die Zustandsindikation erfolgt als Mustervergleich. Dazu wird für eine Regel m der Diagnose-Vektor mit dem Muster der Regel m logisch verknüpft, die irrelevanten Bedingungen maskiert und für die verbleibenden relevanten Bedingungen ein logischer Vergleich auf Übereinstimmung des Musters ausgeführt. Diese Auswertung erfolgt für jeweils soviel Bedingungen in Diagnose-Vektor und Regel, wie durch die Verarbeitungsbreite des eingesetzten Mikrorechners erfaßt werden und wird schrittweise fortgesetzt, bis entweder bei der ersten Nichtübereinstimmung im Muster zur Auswertung der Regel m + 1 übergegangen oder durch Übereinstimmung des vollständigen Musters die Gültigkeit der Regel m erkannt wird. Die letzte Regel j der Wissensbasis ist so ausgebildet, daß sie immer gilt, d. h., wenn keine der zuvor auszuwertenden j - 1-Regel zutraf, erfüllt die Regel j eine ELSE-Funktion mit der Bedeutung, daß kein therapiewürdiger Zustand vorliegt. Auf diese Weise endet eine Auswertung der Wissensbasis in jedem Fall mit einer gültigen Regel.

Die Folge-Nr. der ermittelten Regel wird-zusammen mit einem Unterbrechungssignal-an die Steuerkomponente ausgegeben. Sofern eingangsseitig noch keine erneute Veränderung im Diagnose-Vektor signalisiert wurde, kontrolliert die Indikations-Komponente die Datensicherheit der rechnerinternen Darstellung der Wissensbasis.

Um zu sichern, daß die Indikation auch bei häufiger Unterbrechung infolge schneller Zustandsänderungen zu einem gültigen Ergebnis kommt, kontrolliert ein Zeitüberwachungs-Modul für jede Unterbrechung eine spezifizierbare Grenzzeit, bei deren Erreichen weitere Unterbrechungen kurzzeitig (im Anwendungsbeispiel für einige ms) ausgeschlossen werden, bis die aktuelle Auswertung zum Ergebnis führt.

Steuerung: Eingabe ist die Folge-Nr. der für den aktuellen Zustand zutreffenden Regel, Ausgabe ist die Einleitung von Therapiemaßnahmen durch Befehlsfolgen in den digitalen Datenverkehr auf dem Bus. Die Komponente zur Überwachung der Therapiesteuerung umfaßt im Anwendungsbeispiel zwei parallel arbeitsteilig wirksame Mikrorechner für Ein-/ Ausgabeoperationen (Zugriff auf Massenspeicher; Ausgabe auf seriellen Bus) bzw. Überwachung des gesamten Ablaufes der Therapiesteuerung.

Therapiemaßnahmen sind vordefinierte Datentelegramme, welche nach Adressaten und/oder zeitlich geordnet gespeichert sind. Mittels der eingabeseitig erhaltenen Regel-Nr. werden aus einer im Datenspeicher vorhandenen Liste die zur Überwachung der Therapiesteuerung notwendigen Parameter entnommen: Zeiger auf die auszugebende Befehlssequenz(en) der aktuell gültigen Befehlsdatei, weiter zu jeder Sequenz: evtl. einzuhaltende Wartezeit, Angabe, ob die Sequenz bei Unterbrechungssignal abgebrochen oder bis zum Ende fortgesetzt werden soll (unter Beachtung einer Prioritätskennzeichnung von alter und neuer Therapie) oder innerhalb einer spezifizierten Zeit eine Wiederholung erlaubt ist, sowie die Angabe der Prioritätskennzeichnung zur Steuerung der gegenseitigen Unterbrechbarkeit von Therapiemaßnahmen.

Mit diesen Angaben erfolgt die Überwachung der eingeleiteten Therapiemaßnahmen in der Weise, daß z. B. restliche Befehle einer vorangegangenen Therapie nach Ablauf einer spezifizierten Wartezeit in die Datenau- gäbe einer aktuellen Therapie gleicher oder niedrigerer Pi^:- uität eingesteuert werden können.

Weiter ist in der o. a. Liste zu ausgewählten Zuständen der Hinweis enthalten, daß ihr Auftreten in die zeitliche Überwachung des in der Aufgabenstellung erwähnten Schwingungsverhaltens langer Amplitude einzubeziehen ist. Dazu wird die zeitliche Abfolge dieser ausgewählten Zustände in einem geeigneten Ringpuffer gespeichert, bis eine mit jeder Einspeicherung ausgelöste Trendkontrolle bekannter Art den Verdacht auf kritische Schwingungen ausschließt oder bestätigt. Im letzteren Fall wird für die weitere Therapiesteuerung solange eine spezielle Befehlsdatei genutzt, bis das kritische Schwingungsverhalten behoben ist. Da es im Anwendungsbeispiel nicht möglich war, den Steuerüberwachungsmodul direkt in den Leitstand zu integrieren, beginnt jede Therapiemaßnahme mit einer Mitteilung an den Leitstand, die dort angezeigt wird und das Bedienpersonal über die aktuelle Entscheidung der RuT informiert. Falls vom Bediener ausführliche Kommentare und Erläuterungen benötigt werden, kann mittels des Protokolls der Zustandsfolge für den interessierenden Verlauf, einer Kopie des Bedingungsmusters der Wissensbasis sowie einer Textdatei mit Erläuterungen zu allen Bedingungen der Hergang rekonstruiert, kommentiert und an einem gesonderten Terminal angezeigt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur regelbasierten Überwachung durch Diagnose und Therapiesteuerung, insbesondere für hierarchisch strukturierte Automatisierungssysteme, deren autonome Mikrorechnereinheiten durch digitalen Datenverkehr verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß ein i-Diagnose-Vektor benutzt wird, dessen Elemente η mit η = 1,2,..., i die binären Wahrheitswerte von beobachtbaren System-Variablen bezüglich bestimmter, in Regeln einer Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände spezifizierter i-Bedingungen speichern, daß ein Wahrheitswe>rt η immer dann aktualisiert wird, sobald durch geeignete automatische Überwachung die zugehörige System-Variable festgestellt und der Wahrheitswert hinsichtlich der für diese Variable spezifizierten Bedingung η automatisch diagnostiziert, in das Element η des Diagnose-Vektors eingetragen wird und dort bis zur nächsten Diagnose der Bedingung η gültig bleibt, daß bei Veränderung eines Wahrheitswertes η eine Auswertung der Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände mittels des Diagnose-Vektors automatisch eingeleitet wird und bei Erkennen eines solchen Zustandes zugeordnete Therapiemaßnahmen automatisch eingeleitet werden, daß die Regeln m mitm = 1,2,..., j der Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände so aufgestellt werden, daß sie stets alle in Regeln der Wissensbasis auftretenden i-Bedingungen in mit dem Diagnose-Vektor übereinstimmender Folge umfassen, jedoch nur die für eine Regel m relevanten Bedingungen wahr sein müssen und diese relevantem Bedingungen den durch die Regel m charakterisierten Zustand vollständig beschreiben, daß eine Regel m der Wissensbasis zur Indikation therapiewürdiger Zustände rechnerintern als Folge der den i-Bedingungen entsprechenden Wahrheitswerten dargestellt wird und die Wahrheitswerte der j-Regeln und des Diagnose-Vektors in gleicher Weise auf ein binäres Alphabet abgebildet und zur Auswertung nur die entstehenden Abbildungen benutzt werden, weiterhin im Aktionsteil jeder Regel m ein Zeiger angeordnet ist, der auf die dieser Regel zugeordneten Therapiemaßnahmen zeigt, daß zur Auswertung der Wissensbasis mittels Diagnose-Vektor zunächst durch logische Operationen der Abbildung der Regel m mit der Abbildung des Diagnose-Vektors die für die Rege! m irrelevanten Bedingungen maskiert werden, weiterhin das Ergebnis dieser Operation auf Identität der Abbildungen logi cn verglichen wird, wobei dieser Vergleich mit Bedingung 1 beginnt, bei der ersten Nichtübereinstimmung im Musterzur Auswertung der Regel m + 1 übergegangen wird und, falls keine der j-Regeln zutrifft, die bisherige Arbeitsweise des Automatisierungsaystems fortgesetzt wird, daß bei Indikation eines therapiewürdigen Zustandes zunächst ein Steuerüberwachungsmodul für die der Regel m zugeordneten Therapiemaßnahmen kontrolliert, ob Steuermaßnahmen einer vorangegangenen Therapie noch abzuschließen sind, ob Zustandswechsel vorliegt oder Wiederholung von Therapiemaßnahmen unter Beachtung der Systemdynamik zulässig sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Überwachung der System-Variablen unter Realzeitbedingungen ereignisgesteuert erfolgt, indem über ein geeignetes Interface bekannter Art der digitale Datenverkehr auf dem Systembus des ATS gelesen, in Kenntnis der charakteristischen Kodierung dieser Daten relevante System-Variable identifiziert und ihr aktueller Wert einer Diagnose hinsichtlich der zugehörigen Bedingung η zugeführt und der diagnostizierte Wahrheitswert im Element r* des Diagnose-Vektors gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Überwachung der System-Variablen unter Realzeitbedingungen zeitgesteuert erfolgt, indem der aktuelle Wert einer System-Variablen bei dem fürdie Beobachtung dieser Variablen zuständigen Mikrorechnereil iheiten angefordert wird und in Kenntnis der Systemdynamik solche Abtastzeiten gewählt werden, die eine ausreichende Zustandsüberwachung bei geringer Busbelastung ergeben.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilschritte Überwachung, Diagnose, Zustandsindikation und Therapiesteuerung ganz oder teilweise parallel zueinander ablaufen, wobei eine Änderung des Diagnose-Vektors die aktuelle Zustandsindikation unterbricht und den Neubeginn der Auswertung der Wissensbasis veranlaßt, daß ein Zeitüberwachuhgs-Modul existiert, welcher bei ständiger Unterbrechung der Auswertung der Wissensbasis durch zwischenzeitlich im Diagnose-Vektor erfaßte Zustandsänderung nach einer je Regel m (m = 1,2,...J) spezifizierbaren Grenzzeit ein Indikationsergebnis dadurch erzwingt, indem weitere Unterbrechungen solange ausgeschlossen werden, bis die aktuelle Auswertung der Wissensbasis beendet ist.