DE10125652A1

DE10125652A1 - Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage

Info

Publication number: DE10125652A1
Application number: DE2001125652
Authority: DE
Inventors: Erich Baumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage, bei dem mit Hilfe von wenigstens zwei, jeweils einen Messwertaufnehmer (1, 2) und eine CPU (3, 4) umfassenden Schutzkreisen bzw. Kanälen (I, II) eine Zustandsgröße der Anlage auf Über- oder Unterschreitung eines Grenzwertes überwacht wird, wobei die CPUs zum gegenseitigen Vergleich der von den Messwertaufnehmern (1, 2) erfassten Messwerte über eine Bus-Kopplung mitminander verbunden sind. Dabei wird an die jeweils andere CPU (3, 4) ein Wert (p¶trend¶) übermittelt, der die Summe aus dem aktuellen Messwert (p¶akt¶) und der Differenz (DELTAp) zwischen dem aktuellen Messwert und einem vorhergehenden Messwert (p¶alt¶) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage, bei dem eine Zustandsgröße der Anlage, beispielsweise ein Schmiermitteldruck, mit Hilfe von wenigs tens zwei Schutzkreisen bzw. Kanälen auf Über- oder Unter schreitung eines Grenzwertes überwacht wird. Jeder Kanal um fasst einen Messwertaufnehmer sowie eine CPU, wobei letztere zum gegenseitigen Vergleich der von den jeweiligen Messauf nehmern erfassten Messwerte über eine Buskopplung miteinander verbunden sind. Eine zwei- oder mehrkanalige Überwachung wird allgemein eingesetzt, um zu verhindern, dass ein Fehler in nerhalb eines Kanals zu einem Abschalten der Anlage führt, obwohl diese störungsfrei arbeitet. So kann beispielsweise ein defekter Messumwandler oder ein Kabelbruch die Auslösung eines Schutzkreises bzw. Kanals verursachen. Bei einer bei spielsweise zweikanaligen Überwachung wird ein Auslösesignal jedoch erst dann generiert, wenn beide Kanäle einen kriti schen Messwert registrieren. Der Vergleich der von den jewei ligen Messwertaufnehmern erfassten Messwerte erfolgt über die genannte Bus-Kopplung, wobei in jedem eine UND-Verknüpfung jeweils des eigenen und des Messwertes des anderen Kanals er folgt. Ein Auslösesignal wird nur dann generiert, wenn beide Messwerte einen vorgegebenen Grenzwert unter- oder über schritten haben.

Bei dem Datenaustausch zwischen den CPUs der Kanäle tritt aufgrund von Datenverarbeitungsvorgängen eine Zeitvergröße rung im Bereich beispielsweise von 50 ms auf. Das bedeutet, dass der an einen Kanal übermittelte Messwert dort mit einem zeitlich aktuelleren Messwert verglichen wird. Solange die überwachte Zustandsgröße zeitlich konstant ist, spielt dies keine Rolle. Wenn sich die Größe aufgrund eines Fehlers in der Anlage verändert, ist zwischen dem aktuellen Messwert ei nes Kanals und dem über den Bus übertragenen Messwert des an deren Kanals eine Differenz vorhanden. Wenn sich nun die Zu standsgröße dem vorgegebenen kritischen Grenzwert nähert tritt die Situation auf, dass der Messwert eines Kanal den Grenzwert bereits erreicht hat, während der Parallelkanal ei nen Wert übermittelt hat, der zeitlich zurückliegt und noch einen zulässigen Anlagenzustand anzeigt. Eine Schutzauslösung erfolgt daher erst beim nächsten Programmzyklus des Datenbus ses, wenn also in einem Kanal auch ein kritischer Wert des Parallelkanals anliegt. Die Zeitverzögerung für den Datenaus tausch zwischen den CPUs der Kanäle, die beispielsweise etwa 50 ms beträgt, verlängert somit die Reaktionszeit des Überwa chungssystems. Insbesondere bei sich im Störungsfall sehr schnell ändernden Zustandsgrößen ist dies nachteilig.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfah ren zur Überwachung einer technischen Anlage vorzuschlagen, bei dem sich die Zeitverzögerung des Datenaustausches zwi schen den CPUs der Kanäle nicht auf die Reaktionszeit des Überwachungssystems, d. h. auf die Generierung eines Auslöse signals auswirkt.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass an die CPU des jeweils anderen Kanals ein Wert übermittelt wird, der die Summe aus dem aktuellen Messwert des Kanals und der Differenz zwischen dem aktuellen Messwert und einem vorherge henden Messwert ist, wobei die Zeitspanne zwischen dem vor hergehenden Messwert und dem aktuellen Messwert vorzugsweise so gewählt ist, dass sie der bei dem Datenaustausch über die Bus-Kopplung auftretenden Zeitverzögerung entspricht. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Differenz zwischen dem aktu ellen Messwert und dem vorhergehenden Messwert etwa der Dif ferenz zwischen dem aktuellen Messwert und dem nachfolgenden Messwert ist, was zumindest im differentiellen Bereich, also bei sehr kurzen Messabständen der Fall ist. Durch die Diffe renzbildung zwischen dem aktuellen Messwert und dem vorherigen Messwert wird quasi die Tendenz der Zustandsgröße ermit telt, wobei diese Tendenz dem an den jeweils an anderen Kanal übertragenen Wert hinzuaddiert wird. Wenn also in einem Kanal der Grenz- oder Auslösewert erreicht ist, liegt gleichzeitig ein Messwert des anderen Kanals vor, der aufgrund der Addie rung des durch Differenzbildung ermittelten Trends ebenfalls dem Schwellenwert entspricht. Die Voraussetzung, dass beide Kanäle den Schwellenwert detektieren liegt somit vor, die Ge nerierung eines Auslösesignals kann ohne Zeitverzögerung er folgen.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens für die Überwachung eines Notstrom-Dieselaggregats in Kernkraftwerken sowie für Schutzauslösungen, die eine mög lichst kurze Reaktionszeit fordern.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Signalflussbild eines Ausschnittes eines Überwa chungssystems mit zwei Überwachungskanälen, und

Fig. 2 ein Druck-Zeit-Diagramm, das die Messwerterfassung bei einem sich in kritischer Weise ändernden Zustandsgröße.

Wie Fig. 1 entnehmbar ist, umfasst eine Vorrichtung zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei Schutzkreise bzw. Kanäle I, II, die jeweils einen Messwertaufnehmer 1, 2 und eine CPU 3, 4 umfassen. In jeder CPU 3, 4 ist ein erstes Ver gleichsglied 5 realisiert, das den vom Messwertaufnehmer 1, 2 erfassten Messwert mit einem vorgegebenen Grenzwert ver gleicht. Zur besseren Verdeutlichung wird im Folgenden auf die Überwachung eines Notstrom-Dieselaggregats für ein Kern kraftwerk Bezug genommen, wobei der Messwert der Steuerhebel- Öldruck des Aggregats ist. Der während eines Programmzyklus erfasste aktuelle Druckwert p_1akt, P_2akt wird im Vergleichs glied 5 mit einem Grenzdruck P_grenz verglichen. Wenn der gemessene Druckwert p_1akt, P_2akt oberhalb des zulässigen Grenzwer tes P_grenz liegt, wird der Ausgang A1 des Vergleichsglieds 5 auf 0 gesetzt. Das Signal des Ausgangs A1 wird in ein nachge schaltetes UND-Glied 6 eingelesen und dort mit einem Druck wert des jeweiligen Nachbarkanals verknüpft. Der dafür erfor derliche Datenaustausch erfolgt über einen MPI-Bus 7. Der von einem Kanal an den Parallelkanal übertragene Druckwert ist aber nicht der aktuelle Druckwert des Kanals, sondern ein Druckwert p_trend, der auf die weiter unten beschriebene Weise in einer Baugruppe 8 ermittelt wird. Der Druckwert p_trend wird jeweils in einem zweiten Vergleichsglied 9 wiederum mit dem Grenzdruck p_grenz verglichen. Wenn er sich innerhalb des zu lässigen Bereichs befindet, wird der Ausgang A2 des Ver gleichsgliedes 9 auf 0 gesetzt. In diesem Falle ist das Er gebnis der Verknüpfung im UND-Glied ein auf 0 gesetztes Aus gangssignal. Die dem UND-Glied 6 nachgeschaltete Ausgabeein heit 10 generiert dementsprechend ebenfalls ein auf 0 gesetz tes Ausgangssignal 11. Wenn der aktuelle Druckwert p_1akt, p_2akt kleiner ist als der Druckgrenzwert p_grenz werden die Ausgänge A1 und A2 auf 1 gesetzt. Dementsprechend wird der Ausgang A3 der UND-Glieder 6 ebenfalls auf 1 gesetzt. Das Ausgangssig nal 11 ist dann ein Auslösesignal, d. h. das Überwachte Aggre gat wird abgeschaltet.

Der Datenaustausch über den MPI-Bus 7 erfolgt mit einer Zeit verzögerung, beispielsweise von 50 ms, d. h. der jeweils vom anderen Kanal gelieferte Druckwert ist nicht mehr aktuell. Dies führt kurz vor Unterschreiten des Grenzdruckwertes dazu, dass zwar der Ausgang A1 eines Kanals auf 1 gesetzt wird, vom Ausgang A2 des zweiten Vergleichsgliedes 9 des Parallelkanals aber das Signal 0 geliefert wird, so dass der Ausgang A3 der UND-Glieder 6 ebenfalls auf 0 gesetzt wird. Ein das Abschal ten des Dieselaggregats bewirkendes Auslösesignal wird daher erst beim nächsten Programmzyklus, also etwa 50 ms später ge neriert. Diese Verlängerung der Reaktionszeit der Steuerung wird aber durch die Baugruppe 8 bzw. durch den darin erfolg ten Trendaufschlag verhindert. Der Trendaufschlag ist dabei die Differenz Δ_p zwischen dem aktuellen Druckwert p_akt und ei nem vorhergehenden Druckwert p_alt. Die Differenz Δ_p wird dem aktuellen Druckwert p_akt zuaddiert und als Ergebnis dieser Ad dition wird der Druckwert p_trend erhalten. Während also in den ersten Vergleichsgliedern 5 jeweils der aktuelle Druckwert mit dem Grenzdruckwert P_Grenz verglichen wird, wird in den zweiten Vergleichsgliedern 9 bereits der zum Zeitpunkt t₂, also voraussichtlich 50 ms später auftretende Druckwert mit dem Grenzdruckwert verglichen. Die Zeitverzögerung des Daten austausches über den MPI-Bus 7 wird somit kompensiert.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung einer technischen Anlage, bei dem mit Hilfe von wenigstens zwei, jeweils einen Messwertauf nehmer (1, 2) und eine CPU (3, 4) umfassenden Schutzkreisen bzw. Kanälen (I, II) eine Zustandsgröße der Anlage auf Über- oder Unterschreitung eines Grenzwertes überwacht wird, wobei die CPUs zum gegenseitigen Vergleich der von den Messwertauf nehmern (1, 2) erfassten Messwerte über eine Bus-Kopplung mit einander verbunden sind, dadurch gekennzeich net, dass an die jeweils andere CPU (3, 4) ein Wert (p_trend) übermittelt wird, der die Summe aus dem aktuellen Messwert (p_akt) und der Differenz (Δ_p) zwischen dem aktuellen Messwert und einem vorhergehenden Messwert (p_alt) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zeitspanne zwischen dem aktuellen und dem vorhergehenden Messwert so gewählt ist, dass sie der bei dem Datenaustausch über die Bus-Kopplung auftretenden Zeit verzögerung entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass es zur Überwachung eines Notstrom- Dieselaggregates für Kennkraftwerke verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die jeweils an dere CPU (3, 4) ein Signal übermittelt wird, das bei Über- bzw. Unterschreitung eines Grenzwertes (p_Grenz) durch den Trendwert (p_trend) gebildet wird.