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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten
Daten einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen umfassenden
technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage oder einer Chemieanlage.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verarbeitung
von Daten. Unter verschiedenen Datenspeichern werden hierbei insbesondere
unterschiedliche Datenbanken oder Datenbausteine verstanden, die
ggf. auf unterschiedlichen Betriebssystemen basieren.
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Eine technische Anlage, z. B. eine
Kraftwerksanlage, wird üblicherweise
mittels eines so genannten Betriebsführungssystems sowohl gesteuert als
auch überwacht.
Dabei ist das Betriebsführungssystem
in eine Anzahl von Datenverarbeitungseinheiten, z. B. Servern, Rechnern,
unterteilt, welche aufgrund der Komplexität derartiger Anlagen häufig hierarchisch
in verschiedene Prozessebenen repräsentierenden Automatisierungsebenen
strukturiert sind. Zur Anzeige von prozess- und/oder anlagenrelevanten Daten auf
allen Hierarchieebenen sind der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit
so genannte Textbibliotheken in Form von Datenbausteinen oder Datenbanken
zugeordnet. Dabei umfassen derartige Textbibliotheken als Daten
sowohl einen Zeichen-, insbesondere Zahlencode als Index für einen
Prozesswert als auch eine Beschreibung des Prozesswertes in Form
von Zeichenketten. Zum Anzeigezeitpunkt, z. B. zur Darstellung des
aktuellen Prozesszustandes, wird anhand des Zahlencodes die den
betreffenden anzuzeigenden Prozesswert zugehörige Beschreibung bestimmt
und mit dem Prozesswert verknüpft
und ausgegeben.
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Hinsichtlich der Verarbeitung und
Speicherung werden daher die in der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit
anfallenden Daten in einen dafür
vorgesehenen Datenspeicher hinterlegt. Dabei werden häufig in
den einzelnen Hierarchieebenen und/oder den einzelnen Datenverarbeitungseinheiten
zum einen spezielle und bezüglich
ihrer Leistung sehr unterschiedliche Hardware- und Softwaresysteme
verwendet, die den jeweiligen Anforderungen gerecht werden. Zur
Darstellung von verdichteten Daten oder Informationen in einer höheren Hierarchieebene
oder in einer anderen Datenverarbeitungseinheit ist es häufig notwendig,
die Daten der unterlagerten Hierarchieebene bzw. der Datenverarbeitungseinheit
umzuwandeln. Dies ist besonders zeitintensiv und wegen der Komplexität derartiger
Anlagen auch sehr aufwendig. Darüber
hinaus ist eine komplexe Darstellung von Daten aller relevanten
Datenverarbeitungseinheiten einschließlich aller Hierarchieebenen nicht
möglich.
Vielmehr müssen
jeweils die unterschiedlichen Datenspeicher der Datenverarbeitungseinheiten
einzeln aufgerufen werden. Ferner ist bei einer Änderung von mehrfach gleichartig
verwendeten Daten in verschiedenen Datenverarbeitungseinheiten eine
umfangreiche und zeitintensive Anpassung in allen betreffenden einzelnen
Datenspeichern erforderlich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern
hinterlegten Daten anzugeben, bei dem die Daten mit besonders geringem Aufwand
in allen Hierarchieebenen ausgegeben und geändert werden können. Des
Weiteren soll eine Vorrichtung angegeben werden, welche zur Durchführung des
Verfahrens besonders geeignet ist.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zur Verarbeitung von in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten
Daten einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen umfassenden
technischen Anlage für
einen vorgegebenen Prozesszustand die diesen repräsentierenden Daten
derart in einer der Automatisierungsebenen generiert werden, dass
ausgehend von der betreffenden Automatisierungsebene in einer- hierarchisch und/oder
anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge der nächst folgende
Datenspeicher bestimmt wird, anhand dessen die Daten zusammengesetzt und
ausgegeben werden.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass mittels eines auf einer Mehrzahl von auf unterschiedlichen
Hardware- und/oder
Softwaresystemen basierenden Betriebs- oder Prozessführungssystems
sowohl aktuelle, dynamische Prozessdaten für einen Prozesszustand als
auch statische, diese Prozessdaten beschreibende Daten oder andere
statische Anlagendaten anlagen-, prozess-, anwender- und/oder projektspezifisch
verarbeitet, gefiltert, verdichtet und/oder strukturiert werden
können.
Dabei sollten für
einen besonders zuverlässigen
und in sich konsistenten Aufbau sowie für eine konsistente Prozessüberwachung
der technischen Anlage, insbesondere eines Datenverarbeitungsnetzes,
einer Kraftwerksanlage oder einer Chemieanlage eine fehlerhafte
oder redundante Generierung und Ausgabe von Daten oder von verknüpften Daten
weitestgehend vermieden werden. Daher sollten die Prozessdaten lediglich
einmal, z. B. bei einer Vorgabe, bei einer Änderung oder bei einer Initialisierung
einzugeben sein und ortsunabhängig
hinterlegt werden. Für eine
eindeutige Identifizierung und/oder Auswahl von für einen
vorgegebenen Prozesszustand relevanten Daten wird daher bevorzugt
ausgehend von der dem Prozesszustand zugehörigen Automatisierungsebene
in einer hierarchisch und/oder anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge
derjenige Datenspeicher bestimmt, anhand dessen die relevanten Daten
zusammengesetzt und ausgegeben werden.
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Für
eine schnelle und wirtschaftliche Überwachung der technischen
Anlage auf unterschiedlichen Arbeits- oder Hierarchieebenen werden
zweckmäßigerweise
die mittels verschiedener Datenverarbeitungseinheiten einer einzelnen
Automatisierungsebene generierten Daten in einen einer übergeordneten
Automatisierungsebene zugehörigen
Datenspeicher hinterlegt. Durch eine derartige übergeordnete Hinterlegung von
prozessrelevanten und/oder anlagenrelevanten Daten können diese
gleichzei tig von mehreren, insbesondere von allen unterlagerten
Automatisierungsebenen und deren Datenverarbeitungseinheiten benutzt
werden. Darüber
hinaus ist eine Änderung,
z. B. eine Änderung
der dem Prozesswert zugrunde liegenden physikalischen Größe oder
deren Bezeichnung, nur einmalig im Datenspeicher der übergeordneten
Automatisierungsebene durchzuführen.
Durch die Anpassung im übergeordneten
Datenspeicher sind somit lokale Anpassungen in Datenspeichern untergeordneter
Datenverarbeitungseinheiten sicher vermieden.
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Zusätzlich werden die Daten in
einen der Automatisierungsebene des betreffenden Prozesszustandes
entsprechenden Datenspeicher hinterlegt. Beispielsweise werden zur
genauen, schnellen, sicheren sowie wirtschaftlichen Ablage der Daten
nur diejenigen Daten lokal hinterlegt, welche entsprechend ihrer
Anwendung nur lokal verwendet und ausgegeben werden. Diese Daten
werden dann nur lokal im Datenspeicher der betreffenden Automatisierungsebene
und/oder im Datenspeicher der betreffenden Datenverarbeitungseinheit
geändert;
alle anderen übergeordneten,
z. B. projekt- oder anlagenrelevanten Daten, welche insbesondere
in einem übergeordneten
Datenspeicher hinterlegt sind, bleiben erhalten und werden unverändert, wie
oben beschrieben, bestimmt und ausgegeben.
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Für
eine schnelle und zuverlässige
sowie ortsunabhängige
Darstellung von sowohl anwenderspezifischen als auch projekt- oder anlagenrelevanten
Daten werden die Daten unabhängig
von der hierarchischen Position des zugehörigen Datenspeichers in vorgegebenen
Automatisierungsebenen ausgegeben. Mit anderen Worten: Für eine Ausgabe einer
Information über
den Anlagenzustand einer anderen Prozesseinheit an einer anderen
Datenverarbeitungseinheit werden die Daten entsprechend bestimmt
und aus dem zugehörigen über- und/oder
untergeordneten Datenspeicher gelesen und ausgegeben. Beispielsweise
dienen die Datenverarbeitungseinheiten der Steuerung und Regelung
verschiedener Teilprozesse der technischen Anlage, z. B. eine der
Datenverarbeitungseinheiten dient der Steuerung und Rege lung eines
Kessels und eine andere Datenverarbeitungseinheit der Steuerung
und Regelung einer Dampfturbine, welche Komponenten einer Kraftwerksanlage
sind. Zur Anzeige des Kesselstatus im Prozesssystem oder in der
Datenverarbeitungseinheit der Dampfturbine oder umgekehrt sind die
betreffenden Daten beispielsweise in einem übergeordneten anlagenrelevanten
Datenspeicher hinterlegt und werden bedarfsweise von der jeweils
anfordernden und untergeordneten Datenverarbeitungseinheit bestimmt
und lokal ausgegeben. Somit können
die lokal ausgegebenen Daten oder Informationen zentral verwaltet,
d. h. generiert, gelöscht und/oder
geändert
werden.
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Für
eine bezüglich
der Anlage eindeutige Ausgabe von anlagenspezifischen Informationen werden
bei einen gleichen Prozesszustand repräsentierenden und in hierarchisch
verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten diejenigen Daten
mit Vorrang bestimmt und ausgegeben, die im hierarchisch untergeordneten
Datenspeicher hinterlegt sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass
beispielsweise sicherheitsrelevante Daten, welche möglichst
sicher und genau sowie hinreichend schnell erzeugt und ausgegeben
werden müssen
und somit lokal an der betreffenden sicherheitsrelevanten Datenverarbeitungseinheit
hinterlegt sind, Priorität
vor zentral hinterlegten und generierbaren Daten haben oder umgekehrt.
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Die bezüglich der Vorrichtung zur Verarbeitung
der in verschiedenen Datenspeichern hinterlegten Daten einer hierarchisch
mehrere Automatisierungsebenen umfassenden technischen Anlage genannte
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der
jeweiligen Automatisierungsebene mindestens eine Datenverarbeitungseinheit
zugeordnet ist, die mit den Datenverarbeitungseinheiten benachbarter Automatisierungsebenen
mittels einer Datenübertragungseinheit
verbunden ist, wobei einer der Datenverarbeitungseinheiten und/oder
einer der Automatisierungsebenen jeweils ein Datenspeicher zugeordnet
ist, in welchen für
einen vorgegebenen Prozesszustand die diesen repräsentierenden
Daten, umfassend ein dynamisches Datenelement und ein statisches
Datenelement, hinterlegt sind, wobei ein Analysemodul zur Generierung
und Ausgabe der Daten in einer der Automatisierungsebenen anhand
der Bestimmung des betreffenden Datenspeichers ausgehend von der
betreffenden Automatisierungsebene in einer hierarchisch und/oder
anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge vorgesehen ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, dass durch eine Aufteilung und/oder
Hinterlegung der anwenderspezifischen, projektspezifischen und/oder
anlagenspezifischen Daten in wenige hierarchisch strukturierte Datenspeicher,
die z. B. jeweils einen Prozessabschnitt, eine Anlagenfunktion und/oder
eine Projektfunktion darstellen, ein hoher Grad an Daten- oder Informationsverdichtung
auf wenige, zu wartende Datenspeicher erreicht ist. Darüber hinaus
können
unabhängig von
der jeweiligen verwendeten Datenverarbeitungseinheit die Daten in
jeder Automatisierungsebene an jeder Datenverarbeitungseinheit,
d. h. am jeweils zugehörigen
Arbeitsplatz oder an einer Bedienerstation bestimmt und ausgegeben
werden. Mit anderen Worten: Sowohl auf einer Bedienerstation eines übergeordneten
Anlagensystems, z. B. Management- oder Instandhaltungssystems, als
auch auf einer Bedienerstation eines untergeordneten und häufig leistungsfähigeren
Prozessführungssystems,
z. B. einem Steuerungs- und Regelungssystem eines Kessels oder einer
Dampfturbine, sind sowohl die eigenen lokalen als auch die zentralen,
als auch die lokalen Daten anderer Systeme bestimmbar und ausgebbar.
Somit kann der gesamte Anlagenprozess in jeder Betriebsphase von
jedem Betriebsort von nur einer Person gesteuert und überwacht
werden. Darüber
hinaus kann der gesamte Datenbestand von jeder beliebigen Betriebsstation
verwaltet, d. h. ggf. geändert,
aktualisiert und/oder gewartet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigt die Figur schematisch eine Vorrichtung 1 zur
Verarbeitung von in verschiedenen Daten speichern 2 hinterlegten
Daten D einer hierarchisch mehrere Automatisierungsebenen E1 bis
E3 umfassenden technischen Anlage, wobei der jeweiligen Automatisierungsebene
E1 bis E3 mindestens eine Datenverarbeitungseinheit 4 zugeordnet
ist, die mit den Datenverarbeitungseinheiten 4 benachbarter
Automatisierungsebenen E1 bis E3 mittels einer Datenübertragungseinheit 6 verbunden
ist.
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Je nach Art und Ausführung der
Vorrichtung 1 und der dieser zugrunde liegenden technischen
Anlage, z. B. eine Kraftwerksanlage oder ein Datenverarbeitungsnetz,
stellen die Datenverarbeitungseinheiten 4 beispielsweise
Automatisierungseinheiten eines Automatisierungssystems dar, anhand
denen Messwerte und/oder Meldesignale der technischen Anlage vorverarbeitet
und in Prozessdaten oder -werte (im Weiteren kurz Daten D genannt)
umgewandelt werden. Die Daten D werden dabei zur Prozessüberwachung
beispielsweise an einem nicht näher
dargestellten Bildschirm oder einer anderen Ausgabeeinheit, z. B.
einem Drucker, ausgegeben. Zur Prozessführung und -steuerung werden
die Daten D in Steuerungssignale umgewandelt und abgegeben. Beispielsweise
wird in einer Kraftwerksanlage mittels einer der Datenverarbeitungseinheiten 4 ein
Kessel anhand der Daten D überwacht
und über
dieselbe oder eine der Heizung des Kessels zugeordnete Datenverarbeitungseinheit 4 der
Kessel anhand von aus der Verarbeitung der Daten D resultierenden
Steuerungssignalen gesteuert und/oder geregelt. Die Datenverarbeitungseinheit 4 kann
dabei insbesondere ein Personalcomputer, eine speicherprogrammierbare
Steuerung oder eine andere Datenverarbeitungseinheit sein. Bedingt
durch die Komplexität
des Anlagenprozesses sowie durch gegebenenfalls schnell auszulösende Maßnahmen
bei einem Störfall
können
die Datenverarbeitungseinheiten 4 beispielsweise auch aus
schnell reagierenden speicherprogrammierbaren Steuerungen oder aus
leistungsfähigen Workstationen
aufgebaut sein.
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Aufgrund der Komplexität heutiger
großtechnischer
Anlagen sowie aufgrund von heute üblichen Fernwartungen und/oder
Ferndiagnosen ist daher je nach Vorgabe einer der Datenverarbeitungseinheiten 4 und/oder
einer der Automatisierungsebenen E1 bis E3 jeweils ein Datenspeicher 2 zugeordnet,
in welchen für
einen vorgegebenen Prozesszustand, z. B. für einen Kesselstatus oder Heizungsstatus,
die diesen repräsentierenden
Daten D hinterlegt sind. Zur Prozessüberwachung werden je nach Vorgabe
die Daten D ereignisorientiert oder zyklisch bestimmt und ausgegeben.
Dabei umfassen die Daten D ein dynamisches Datenelement und ein
statisches Datenelement. Zur textuellen Darstellung der den Daten D
zugrunde liegenden Prozesswerte ist als statisches Datenelement
ein Index oder eine Zahl für
den betreffenden Prozesswert hinterlegt, anhand dessen eine den
Zustand des Prozesswertes beschreibende Zeichenkette (= dynamisches
Datenelement) bestimmt und ausgegeben wird.
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Beispielsweise wird der Kesselstatus und/oder
der Heizungsstatus in Form von binären und/oder analogen Messwerten
mittels der Datenverarbeitungseinheit 4 bestimmt. Zur Ausgabe
der diesen binären
und/oder analogen Messwerten, z. B. Heizungsstatussignal = 0, zugrunde
liegenden Daten D in Form einer textuellen Beschreibung wird anhand des
als Index oder Zahl ausgebildeten statischen Datenelements, z. B. „@2B" oder „Q1B", die den Zustand
des Messwertes beschreibende Zeichenkette, z. B. „Heizungsstatus:
Heizung ist: AUS",
bestimmt und ausgegeben. Je nach Art und Ausführung des den Datenverarbeitungseinheiten 4 zugrunde
liegenden Automatisierungssystems können mehrere derartige textuelle
Meldungen in Form von Daten D parallel und/oder seriell an einer
oder mehreren Datenverarbeitungseinheiten 4 einer einzelnen
und/oder mehrerer Ebenen E1 bis E3 generiert und ausgegeben werden.
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Dazu sind die Daten D je nach Anwendung und
Vorgabe mehrfach in verschiedenen Datenspeichern 2 hinterlegt.
Für eine
anlagen- und/oder prozessübergreifende
Konsistenz der Daten D in allen Automatisierungsebenen E1 bis E3
wird für
einen vorgegebenen Prozesszustand in der abrufenden Datenverarbeitungseinheit 4 einer
der Automatisierungsebenen E1 bis E3 ausgehend von der betreffenden
Automatisierungsebene E1, E2 oder E3 in einer hierarchisch und/oder
anwenderspezifisch vorgegebenen Reihenfolge R der nächst folgende
Datenspeicher 2 bestimmt, anhand dessen die Daten D zusammengesetzt
und ausgegeben werden. Mit anderen Worten: In komplexen Anlagen,
Projekten und/oder Prozessen sollen Anzeigen und Meldungen für Zustände und/oder
Ereignisse einheitlich ausgegeben werden können. Dazu sind die Daten D,
umfassend das statische und dynamische Datenelement, in übergeordneten,
nebengeordneten und/oder lokal in mindestens einem zugehörigen Datenspeicher 2,
auch Textbibliothek genannt, hinterlegt. D. h., die Datenspeicher 2 sind
entweder an lokalen Datenverarbeitungseinheiten 4 der Automatisierungsebene E3,
z. B. zur Steuerung des Kessels oder der Turbine, an einer so genannten
Station bildenden Datenverarbeitungseinheit 4 der Automatisierungsebene E2,
z. B. zur Zusammenfassung mehrerer Anlagenfunktionen, und/oder an
einer zentralen Datenverarbeitungseinheit 4 der Automatisierungsebene
E1, z. B. zur Anlagenüberwachung
oder zum Projektmanagement, aggregierbar.
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Ausgehend vom Ort, an welchem das
Ereignis ausgelöst
wird, z. B. für
einen Kessel- oder Heizungsstatus von der Datenverarbeitungseinheit 4 zur Steuerung
des Kessels bzw. der Heizung, wird in einer vorgegebenen Reihenfolge
R der nächste
Datenspeicher 2 oder die nächste Textbibliothek identifiziert
und zur Generierung und Ausgabe der das betreffende Ereignis beschreibenden
Daten D verwendet. Hierzu ist ein Analysemodul 8 vorgesehen,
welches beispielsweise anhand eines Vergleichs des dem Prozesswert
zugehörigen
Indizes mit den in dem Datenspeicher 2 hinterlegten Indizes
die betreffenden Daten D ermittelt und ausgibt. Je nach Art und Ausbildung
der Vorrichtung 1 kann das Analysemodul 8 zentral
und/oder lokal in einer der Datenverarbeitungseinheiten 4 in
der Art eines Softwaremoduls integriert sein.
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Mittels des Analysemoduls 8 werden
entsprechend der vorgegebenen Reihenfolge R die betreffenden Datenspeicher 2 identifiziert
und anhand der Indizes geprüft,
ob die relevanten Daten D enthalten sind oder nicht. D. h., sind
beispielsweise für
ein Ereignis oder einen Zustand die Daten D global, d. h. in einer
höherwertigen
Automatisierungsebene E1 hinterlegt, so können diese Daten D von allen
unterlagerten Datenverarbeitungseinheiten 4 der Automatisierungsebenen
E2 bis E3 wie oben beschrieben automatisch bestimmt, zusammengesetzt
und lokal ausgegeben werden. Die vorgegebene Reihenfolge R ist je
nach Vorgabe durch die Hierarchie der Ablage der Daten D bestimmt.
Alternativ kann die Reihenfolge R auch durch andere hierarchische
und/oder anwenderspezifische Kriterien vorgegeben werden. Dabei
kann die Reihenfolge R der Identifikation des relevanten Datenspeichers 2 horizontal
und/oder vertikal innerhalb einer bzw. über mehrere Automatisierungsebenen
E1 bis E3 verlaufen.
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Änderungen
von zentral hinterlegten Daten D werden somit durch die Suche nach
dem betreffenden Datenspeicher 2 automatisch von allen
unterlagerten Datenverarbeitungseinheiten 4 übernommen. Demgegenüber werden
bei lokalen Änderungen
oder Modifikationen von Daten D diese in der betreffenden Automatisierungsebene
E1, E2 oder E3 ausgeführt und
entsprechend hinterlegt. Diese sind somit nur für die betreffende lokale Datenverarbeitungseinheit
4 wirksam, die zentral hinterlegten Daten D werden weiterhin mittels
des Analysemoduls 8 lokal und/oder zentral generiert und
ausgegeben.
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Beispielsweise kann zentral in einem übergeordneten
Datenspeicher 2 (auch Textbibliothek genannt) für ein Ereignis
oder für
einen Prozesszustand hinterlegt sein, dass dieser mit dem Text „Kessel
zu kalt" als dynamisches
Element ausgegeben oder signalisiert wird.
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Alle Datenverarbeitungseinheiten 4,
die diesem Datenspeicher 2 zugeordnet sind oder die diese Textbibliothek
referenzie ren, geben bei dem betreffenden Prozesszustand den Textbaustein „Kessel
zu kalt" aus. Wird
der gleiche Prozesszustand in einem hierarchisch untergeordneten
(= lokalen) Datenspeicher 2 ebenfalls hinterlegt, indem
der Text für
den Heizungs- oder
Kesselstatus überschrieben
wird durch den Text „Kessel
hat Solltemperatur nicht erreicht", so wird bei dem gleichen Ereignis
oder Prozesszustand in der zugehörigen,
untergeordneten Datenverarbeitungseinheit 4 der Text „Kessel
hat Solltemperatur nicht erreicht" ausgegeben. In allen anderen Datenverarbeitungseinheiten 4 wird
der Text „Kessel
zu kalt" des übergeordneten
Datenspeichers 2 ausgegeben.
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Im Fall, dass der lokal hinterlegte
Text gelöscht
wird, wird in allen Datenverarbeitungseinheiten 4 der Text „Kessel
zu kalt" des übergeordneten Datenspeichers 2 ausgegeben.
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Je nach Art und Ausführung kann
die jeweilige Datenverarbeitungseinheit 4 in der Art einer
Bedienerstation eine geeignete Oberfläche oder Auswahlmaske für einen
zugehörigen
Bildschirm aufweisen, anhand welcher die Datenspeicher 2,
insbesondere deren Inhalt, Lage und/oder Zuordnung zu der jeweiligen
Datenverarbeitungseinheit 4 und/oder zu der jeweiligen
Automatisierungsebene E1 bis E3, anzeigbar und/oder änderbar
sind. Hierdurch können neue
Datenspeicher 2 generiert und lokal und/oder zentral zugeordnet
werden; bestehende Datenspeicher 2 können geändert und/oder gelöscht werden, um
beispielsweise lokale Überschreibungen
dieser durch einen zentralen Datenspeicher oder umgekehrt zuzulassen
und/oder aufzuheben.