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Die
Erfindung bezieht sich auf ein leittechnisches System für eine technische
Anlage, insbesondere eine Kraftwerksanlage, mit einer Mehrzahl von datenseitig
miteinander verbundenen, von einem zentralen Kontrollmodul überwachten
und bedarfsweise in Abhängigkeit
von einem Auslöseparameter aktivierten
Funktionsmodulen. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben
eines derartigen leittechnischen Systems.
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In
technischen Großanlagen
wie beispielsweise Kraftwerksanlagen oder dergleichen kommen üblicherweise
leittechnische Systeme oder Leittechniksysteme zum Einsatz, mit
denen die Anlagenprozesse überwacht
und gesteuert werden. Derartige leittechnische Systeme umfassen üblicherweise
eine Vielzahl von Funktionsmodulen oder dergleichen, von denen jedes
jeweils eine spezifische Aufgabe bei der Überwachung und Steuerung der
Anlagenprozesse, beispielsweise die Überwachung und Steuerung einzelner
Komponenten, die Erfassung bestimmter Prozessparameter, die Verwaltung
und Steuerung der anfallenden Datenströme oder dergleichen, ausführt. Die
Funktionsmodule tauschen dabei üblicherweise
situations- und zustandsabhängig
eine Vielzahl von Daten geeignet miteinander aus.
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Zur
geeigneten Ansteuerung und Aktivierung der Funktionsmodule sowie
zur Überwachung
des allgemeinen Prozessablaufs in einem derartigen leittechnischen
System ist den Funktionsmodulen, die ihrerseits als eigenständige Hardwarekomponenten, als
Software-Module oder als Mischformen daraus ausgelegt sein können, üblicherweise
ein übergeordnetes
zentrales Kontrollmodul zugeordnet, das den allgemeinen Datentransfer
sowie die geordnete Sequenz bei der Bearbeitung der anfallenden
Datenströme überwacht
und gegebenenfalls steuert. Über ein
derartiges zentrales Kontrollmodul, gegebenenfalls auch als „Scheduler" oder „Task Manager" bezeichnet, werden
insbe sondere die Funktionsmodule geeignet angesteuert und nach der
Zuführung
geeigneter Eingangsdaten zur Ausgabe entsprechender, von der jeweiligen
Funktion des Moduls abhängiger Ausgangsdaten
veranlasst.
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Gerade
bei Leittechniksystemen in großtechnischen
Anlagen hoher Komplexität
sind üblicherweise
eine Vielzahl von Komponenten mit hochkomplexen Verfahrensabläufen zu überwachen
und zu steuern. Gerade in derartigen leittechnischen Systemen, die
demzufolge hinsichtlich der Anzahl, Auslegung und Struktur ihrer
jeweiligen Funktionsmodule eine vergleichsweise hohe Komplexität aufweisen,
ist für einen
ordnungsgemäßen Programmablauf
und Datenaustausch und damit eine hohe betriebliche Sicherheit üblicherweise
die korrekte Einhaltung von vorgegebenen oder möglicherweise auch an externen
Standards orientierten Nachrichtensequenzen von besonderer Bedeutung.
Dabei ist insbesondere sicherzustellen, dass die Funktionsmodule
derart geeignet und zeitgerecht angesteuert werden, dass die von
ihnen jeweils gelieferten Ausgangsdaten, die ihrerseits als Eingangsdaten
für andere
Funktionsmodule benötigt
werden, rechtzeitig vorliegen und an das Ziel-Funktionsmodul geeignet
weitergeleitet werden können.
Darüber
hinaus sind generell zur ordnungsgemäßen Verwaltung derartiger hochkomplexer
Prozesse geeignete Datenströme
und die Synchronisation verschiedenartiger Einheiten miteinander
genau einzuhalten.
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Um
dies zu ermöglichen,
erfolgt die Ansteuerung und Aktivierung der Funktionsmodule über das zentrale
Kontrollmodul in der Regel anhand eines im Kontrollmodul überwachten
Auslöseparameters,
anhand dessen innerhalb des Kontrollmoduls erkannt werden kann,
dass dem aktuellen Anlagenzustand entsprechend nunmehr die Aktivierung
des jeweiligen Funktionsmoduls notwendig oder gewünscht ist. Im
Hinblick auf die hohe Komplexität
moderner leittechnischer Systeme ist dabei für ein zuverlässiges und
einheitliches Systemmanagement ein eindeutiger und in allen Funktionsmodulen
sowie im übergeordneten
Kontrollsystem jederzeit verfügbarer
Auslöseparameter
erforderlich. Im Hinblick auf diese Erfordernisse wird hierzu die Systemzeit
herangezogen, so dass übliche
leittechnische Systeme oder Automatisierungssysteme echtzeitgesteuert
betrieben werden.
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In
derartigen Systemen erfolgt das Management der Funktionsmodule durch
geeignet zeitversetzte Ansteuerung, bei der beispielsweise vorgesehen
sein kann, dass die Ansteuerung eines Funktionsmoduls eine vorgebbare
Zeitspanne von beispielsweise 100 ms später erfolgen soll als die Ansteuerung
eines anderen Funktionsmoduls.
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Gerade
in vergleichsweise komplexen Leittechnik- oder Automatisierungssystemen
werden zur ordnungsgemäßen Prozessführung oder
auch zu sonstigen Zwecken, beispielsweise zu Protokollierungs- oder
Simulationszwecken, neben den genannten, auf einem Echtzeitparameter
als Auslöseparameter
beruhenden Abläufen
oder so genannten Echtzeitberechnungen auch andersartige Berechnungen
benötigt.
Beispielsweise kann dabei im Rahmen von Diagnosen, Verifikationen
oder Fehlerüberprüfungen die
Durchführung
von Berechnungen für Zeiten
in der Vergangenheit oder beispielsweise für Prognosen, Trendabschätzungen
und dergleichen die Durchführung
von Berechnungen für
Zeiten in der Zukunft erforderlich sein. Zu derartigen Zwecken und auch
für Simulationszwecke,
die beispielsweise im Zusammenhang von Trainings für das Personal
oder dergleichen erforderlich sein können und bei denen Rechenfunktionen
gerade unabhängig
von der im Rechnersystem verfügbaren
Aktualzeit ausgeführt werden
müssen,
sind üblicherweise
unterschiedliche Systeme innerhalb der leittechnischen Anlage vorgesehen,
wobei jedes separate System u. a. eine eigenständige Engineering- und/oder
Bedienoberfläche und
somit eine eigenständige
Ablaufumgebung aufweist.
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Durch
die Individualisierung und Ausführung derartiger
an sich diversitärer
Systeme zur Abdeckung des erforderlichen Leistungsspektrums ist
jedoch eine vergleichsweise hohe Systemkomplexität gegeben, die ihrerseits einen
hohen Herstellungs- und Wartungsaufwand der einzelnen Systeme bedingt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Leittechniksystem
für eine
technische Anlage der oben genannten Art anzugeben, mit dem auf
vergleichsweise einfache und ressourcenschonende Weise eine Durchführung des
genannten Funktionalitätenspektrums
ermöglicht
ist. Des Weiteren soll ein zum Betreiben des leittechnischen Systems
besonders geeignetes Verfahren angegeben werden.
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Bezüglich des
Leittechniksystems wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem
der zur Aktivierung der Funktionsmodule durch das Kontrollmodul
vorgesehene Auslöseparameter
von einem Nutzer vorgebbar ist.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass eine Abdeckung einer vergleichsweise großen Vielzahl von Funktionalitäten wie
beispielsweise Echtzeitberechnungen einerseits und Diagnose-, Verifikations-,
Prognose- oder sonstigen Funktionalitäten andererseits mit einem
vergleichsweise einfach gehaltenen System und somit mit entsprechend
gering gehaltenem Wartungs- und Installieraufwand erreichbar ist,
indem auch im Hinblick auf die Vielzahl der gewünschten Funktionalitäten konsequent
von der Bereitstellung unterschiedlicher Systeme oder Engineeringoberflächen abgesehen
wird. Um dennoch unter Rückgriff
auf ein einheitliches System und eine einheitliche Engineeringoberfläche zwar
einerseits echtzeitbasierte, andererseits aber auch echtzeitunabhängige Automatisierungsabläufe realisieren
zu können,
sollte eine Ablaufumgebung oder Plattform bereitgestellt werden,
die sowohl für
zyklische Echtzeitbearbeitung als auch für frei konfigurierbare Berechnungszeiträume oder
-abläufe
eingesetzt werden kann.
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Dazu
ist eine Ablaufumgebung vorgesehen, in der unterschiedliche, insbesondere
unterschiedliche parametrierbare, Task Manager oder Scheduler eingesetzt
werden können.
Dazu ist vorgesehen, unter Abkehr vom etablierten Prinzip der Nutzung
der Echtzeit als fest verankerter Auslöseparameter im Kon trollmodul
einen editierbaren oder vom Nutzer veränderbaren Auslöseparameter
zur Ablaufsteuerung über
das Kontrollmodul einzusetzen. Damit ist innerhalb der gleichen
Ablaufumgebung ein Scheduler oder Task Manager mit unterschiedlich
basierter und vom Nutzer veränderbarer
Ablaufsteuerung einsetzbar.
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Um
dabei innerhalb einer einheitlichen Ablaufumgebung bereits ihrer
Grundstruktur nach verschiedenartige Ablaufsysteme realisieren zu
können, ist
vorteilhafterweise als Auslöseparameter
alternativ zu einem Echtzeitparameter ein vom Nutzer veränderbarer
Zeitparameter vorgesehen und auswählbar. Damit kann insbesondere
ein Zeitwert abweichend von der Realzeit vorgegeben werden, so dass
auf besonders einfache Weise ein Rückgriff auf Funktionsmodule
mit unterschiedlichem Zeitstempel, also beispielsweise auf Prozessparameter
oder dergleichen in der Vergangenheit oder auch in der Zukunft,
ermöglicht
ist. Dabei können
insbesondere Prozesswerte aus einem Archiv geeignet eingebunden
werden, wobei über
die entsprechende Nutzung der Zeitwerte bei einer Vorgabe von Zeiten
in der Vergangenheit Diagnose- oder Verifikationsfunktionen und
bei Zeiten in der Zukunft Prognosefunktionen auf besonders einfache
Weise eingebunden werden können. Insbesondere
kann dabei durch die benutzerdefinierte Vorgabe eines wählbaren
Zeitparameters als Auslöseparameter
innerhalb ein und der selben Ablaufumgebung eine Einbindung von
Bausteinen oder Funktionsmodulen aller Art erfolgen, die bei einem rein
echtzeitbasierten System eigentlich nicht ansprechbar wären.
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In
weiterer oder alternativer vorteilhafter Ausgestaltung ist als Auslöseparameter
ein ereignisgesteuerter Parameter vorgesehen. Auf diese Weise ist
insbesondere ermöglicht,
dass über
ein entsprechend parametriertes und eingestelltes zentrales Kontrollmodul
ein Prozessablauf im Wesentlichen unabhängig vom eigentlichen Zeitablauf,
sondern vielmehr abhängig
von den prozesslogisch vorhandenen Ereignisketten gesteuert werden
kann. Auf diese Weise kann beispielsweise sichergestellt werden,
dass für
die Ansteuerung eines Funktionsmoduls benötigte Zwischenergebnisse zunächst abgewartet
und bereitge stellt werden, wobei unmittelbar nach dem Eintreffen
dieser Ergebnisse oder Zwischenwerte als auslösendes Ereignis das nachfolgende
Funktionsmodul aktiviert wird. Bei einem derartigen, ereignisgesteuerten
System kann somit unter bestmöglicher
Nutzung der vorhandenen Systemressourcen, also so schnell wie möglich, eine
sequentielle Abarbeitung einzelner Prozessschritte erfolgen.
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Bezüglich des
Verfahrens wird die genannte Aufgabe gelöst, indem die Aktivierung der
Funktionsmodule unter Berücksichtigung
eines von einem Nutzer vorgegebenen Auslöseparameters vorgenommen wird.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die dem Nutzer bereitgestellte Auswahlmöglichkeit,
den Auslöseparameter,
anhand dessen die Ansteuerung der Funktionsmodule über das
zentrale Kontrollmodul erfolgt, situationsabhängig oder bedarfsgerecht festzulegen,
unter Beibehaltung einer gemeinsamen Ablaufumgebung und innerhalb
ein und desselben Systems eine vergleichsweise große Vielzahl
von Prozessabläufen
und betrieblichen Funktionalitäten durchgeführt werden
kann. Durch die hiermit ermöglichte
Beibehaltung einer einzigen Ablaufumgebung für verschiedenartige Funktionalitäten wie
Echtzeitberechnungen für
die Automatisierung einerseits und auch Berechnungen für Zeiten
in der Vergangenheit im Rahmen von Diagnose- oder Verifikationsfunktionen
oder in der Zukunft im Rahmen von Prognosefunktionen andererseits
können
sämtliche
genannten Funktionalitäten
innerhalb ein und desselben Systems mit besonders gering gehaltenem
Aufwand bereitgestellt werden.
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Ein
Rückgriff
auf andere Bausteine oder Funktionsmodule, insbesondere auf externe
Applikationen oder gesonderte Systeme wie beispielsweise Simulatoren
ist damit nicht mehr notwendig. Damit können auch die Aufwendungen
zur Erstellung von Softwarebausteinen, Engineering-Aufwände und
der Entwicklungsaufwand für
Automatisierungssysteme insgesamt besonders gering gehalten werden,
da in sämtlichen
Anwendungsbereichen immer die gleichen Funktionsbausteine genutzt
werden können.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur
schematisch ein Leittechniksystem.
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Das
Leittechniksystem 1 gemäß der FIG
ist zur Steuerung und Überwachung
der Anlagenprozesse in einer vergleichsweise komplexen technischen
Anlage, nämlich
im Ausführungsbeispiel
einer Kraftwerksanlage, vorgesehen. Dazu umfasst das Leittechniksystem 1 eine
Vielzahl von Funktionsmodulen 2, die jeweils zur Wahrnehmung
einzelner Funktionen oder Aufgaben im Rahmen des Gesamtablaufs spezifisch
ausgelegt sind. Die Funktionsmodule 2 können dabei als separate Hardwarekomponenten,
als eigenständige
Softwaremodule oder als Verbund aus beidem ausgestaltet sein. Durch
die einzelnen Funktionsmodule 2 können dabei insbesondere die
relevanten Komponenten der Kraftwerksanlage individuell auf ihren
betrieblichen Zustand überwacht
und geeignet gesteuert sein, wobei weitere Funktionsmodule 2 zur
spezifischen Überwachung von
Messparametern, zur Ermittlung von Zwischenergebnissen, zur Überwachung
der Datenströme
und dergleichen vorgesehen sein können.
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Zur
Koordinierung der Datenströme,
des Datenaustauschs zwischen einzelnen Funktionsmodulen 2 und
dergleichen ist das Leittechniksystem 1 darüber hinaus
mit einem zentralen Kontrollmodul 4 versehen, das die Funktionsmodule 2 überwacht
und gegebenenfalls geeignet ansteuert. Das übergeordnete Kontrollmodul 4,
auch als „Scheduler" oder als „Task Manager" bezeichnet, steuert
dabei bedarfsweise und gegebenenfalls einzelne Funktionsmodule 2 an
und löst
damit die Ausgabe geeigneter Ausgangssignale vom jeweiligen Funktionsmodul 2 aus, die
ihrerseits als Eingangswerte für
andere Funktionsmodule 2 herangezogen werden können.
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Die
Ansteuerung der Funktionsmodule 2 und die Auslösung von
deren Funktionalitäten
vom zentralen Kontrollmodul 4 aus er folgt dabei anhand
eines Auslöseparameters,
der im Kontrollmodul 4 geeignet überwacht wird. Im Fall der
Auslegung des Leittechniksystems 1 als Automatisierungssystem
für Echtzeitberechnungen
könnte
dieser Auslöseparameter dabei
ein Echtzeitparameter sein, der zur Steuerung der Funktionsabläufe geeignet
herangezogen wird. In einem derartigen Auslegungsfall könnte beispielsweise
vorgesehen sein, eines der Funktionsmodule 2 um eine vorgegebene
Zeitspanne von beispielsweise 100 ms oder dergleichen zeitversetzt
anzusteuern, nachdem die Ansteuerung eines anderen Funktionsmoduls 2 erfolgt
ist. Bei einer Vorgabe der Echtzeit als Auslöseparameter arbeitet das Kontrollmodul 4 somit
vergleichbar zu üblichen
Kontrollmodulen.
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Darüber hinausgehend
ist das Leittechniksystem 1 aber auch dafür ausgelegt,
zusätzlich
zu auf Echtzeitberechnungen basierenden Automatisierungsprozessen
weitere Funktionalitäten
innerhalb einer gemeinsamen Ablaufumgebung für den Nutzer einzubinden. Als
weitere Funktionalitäten
können
dabei beispielsweise auf in der Vergangenheit liegende Zeiten bezogene
Funktionalitäten
wie beispielsweise Diagnosen, Verifikationen oder dergleichen vorgesehen
sein, und es können
unter der Vorgabe geeigneter unterschiedlicher Zeitstempel in der
Vergangenheit liegende Werte geeignet ermittelt oder auch unter
Rückgriff
auf Prozessarchive beschafft werden. Zusätzlich oder alternativ können als
weitere Funktionalitäten
auch auf Zeitwerten in der Zukunft beruhende Funktionalitäten wie
beispielsweise Prognosen, Vorhersagen oder Trends in die gemeinsame Ablaufumgebung
einbezogen sein.
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Wiederum
zusätzlich
können
weitere Funktionalitäten
einbezogen sein, bei denen unter der Abkehr eines zeitbasierten
Systems insgesamt die geeignete Ansteuerung von Funktionsmodulen 2 ereignisgesteuert
und somit – bei
geeignetem Vorliegen sämtlicher
Startvoraussetzungen – unter
bestmöglicher
Nutzung sämtlicher
Systemressourcen so früh wie
möglich
entsprechende Funktionen ausgelöst werden.
Derartige Funktionalitäten
können
insbesondere zu Simulationszwecken herangezogen werden, bei der
eine zeitlich komprimierte Bearbeitung der Prozessabläufe wünschenswert
ist.
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Um
eine derartige Bereitstellung verschiedenartiger Funktionalitäten in einer
gemeinsamen Ablaufumgebung zu ermöglichen, ist im Leittechniksystem 1 die
Prozesssteuerung über
das Kontrollmodul 4 über
einen Auslöseparameter
vorgesehen, der von einem Nutzer vorgebbar und insbesondere aus einer
hinterlegten Gruppe möglicher
Auslöseparameter
auswählbar
ist. Dazu weist das zentrale Kontrollmodul 4 einen spezifisch
zugewiesenen Speicherbereich 6 auf, in dem vom Nutzer über ein
nicht näher dargestelltes
Eingabegerät,
beispielsweise eine Bildschirm-Tastatur-Einheit, ein geeigneter
Auslöseparameter
aus einer Gruppe hinterlegter möglicher
Auslöseparameter
auswählbar
ist. Im Ausführungsbeispiel ist
dabei als Alternative zur Echtzeit als möglicher Auslöseparameter
ein von der Realzeit unterschiedlicher oder abweichender Zeitwert
auswählbar.
Alternativ kann als Auslöseparameter
auch eine ereignisgesteuerte Systemumgebung ausgewählt werden, bei
der die Auslösung
oder Ansteuerung eines Funktionsmoduls 2 unmittelbar dann
erfolgt, wenn die zur Nutzung des jeweiligen Funktionsmoduls 2 notwendigen
Eingangsparameter sämtlich
vorhanden und im zentralen Kontrollmodul 4 verfügbar sind.
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Durch
die dem Nutzer angebotene Option zur Auswahl eines geeigneten oder
gerade gewünschten
Auslöseparameters
ist somit innerhalb einer einzigen, gemeinsamen Ablaufumgebung auch in
verschiedenartigen Funktionalitäten
oder Modi die Nutzung sämtlicher
Funktionsmodule 2 oder sonstiger Bausteine für alle Arten
der Berechnung, also einer Berechnung in Echtzeit oder einer Berechnung
in alternativer Systemzeit oder einer Berechnung auf ereignisgesteuerter
Basis, möglich.
Ein Rückgriff
auf externe Applikationen oder gesonderte Systeme für spezielle
Anwendungen, beispielsweise zu Simulationszwecken oder dergleichen,
ist damit nicht erforderlich.