DE1538493B2 - Verfahren und Schaltungsanordnunge zur direkten digitalen Regelung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und welcher die beiden Digitalrechner über zugeord-

Schaltungsanordnungen zur direkten digitalen Rege- nete Daten-Übertragungseinrichtungen jeweils eine

lung von industriellen Verfahrensabläufen mit zwei Gruppe von Regelkreisen steuern, wird die gestellte

Digitalrechnern, die jeweils über entsprechende Aufgabe dadurch gelöst, daß jede der beiden Daten-

Daten-Ubertragungseinrichtungen einer Gruppe von 5 Ubertragungseinrichtungen über eine zugeordnete

Regel- oder Überwachungskreisen zugeordnet sind. Umschalteinrichtung wahlweise mit dem einen oder

Es ist bekannt, bei derartigen Verfahren zur Aus- dem anderen Rechner verbindbar ist und daß beide fallsicherung einem bestimmten Verfahrens-Rechner Gruppen von Regelkreisen je einen Anlagen-Prüfeinen Reserve-Rechner zuzuordnen, der bei dessen kreis aufweisen, der bei Störung oder Ausfall des die Ausfall Funktionen des Verfahrens-Rechners über- io betreffende Gruppe beeinflussenden Rechners ein die nimmt. Derartige Vorkehrungen sind insbesondere zugehörige Umschalteinrichtung auf den anderen dann von Wichtigkeit, wenn bei Ausfall von Regel- Rechner umschaltendes Signal sowie ein Signal abfunktionen eine Zerstörung der Regelstrecke oder gibt, welches den anderen Rechner von der Umschalsonstige schwerwiegende Schäden zu befürchten sind. tung der Umschalteinrichtung unterrichtet.

Infolge der hohen Kosten für derartige Doppel- 15 Bei einer dritten Schaltungsanordnung zur DurchInstrumentierungen kommt jedoch beim Bekannten führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welausschließlich dann eine Ausfallsicherung in Betracht, eher die beiden Rechner über zugeordnete Datenwenn der bei einem etwaigen Rechnerausfall zu er- Übertragungseinrichtungen jeweils eine Gruppe von wartende Schaden entweder in der Größenordnung Regelkreisen mit kritischen Stellgliedern, welche unter des Mehraufwands für die Doppelinstrumentierung 20 allen Umständen einer dauernden Regelung unterliegt oder aber, wie bei Reaktorenanlagen, in Flug- liegen müssen, und nicht kritischen Stellgliedern, die zeugen usw., ein Ausfall der Regelung aus Sicherheits- gegebenenfalls auch ohne Regelung auskommen, gründen unter allen Umständen vermieden werden steuern, wird die gestellte Aufgabe bei einfachstem muß. Aufbau der Schaltungsanordnung gelöst, wenn die

Bei der Mehrzahl von industriellen Regelanlagen 25 kritischen Stellglieder über eine Umschalteinrichtung

ist dagegen eine an sich wünschenswerte Ausfall- wahlweise an einen Regelkreis der einen Gruppe oder

sicherung aus Kostengründen nicht möglich. Zwar einen Regelkreis der anderen Gruppe anschließbar

ist es bekannt, einen beispielsweise für Büroorganisa- sind und wenn beide Gruppen von Regelkreisen je

tion oder Buchhaltung vorgesehenen -Rechner im einen Anlagen-Prüfkreis aufweisen, der bei Störung

Gefahrenfall als Programmierungsrechner auf den 30 oder Ausfall des auf die betreffende Gruppe einwir-

Verfahrensrechner aufzuschalten, doch ist diese Maß- kenden Rechners ein Signal an die Umschalteinrich-

nahme einerseits nur in wenigen Anwendungsfällen tung zur Anschaltung der kritischen Stellglieder an

möglich und schützt darüber hinaus das Verfahren einen Regelkreis der anderen Gruppe abgibt,

nicht bei Ausfall des Verfahrensrechners selbst Ein sicherer Ablauf der Rechner-Umschaltung so-

(Electronics, März 1964, S. 49 bis 55). 35 wie ein stoßfreier Übergang der Regelung wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfin-Nachteile des Bekannten zu vermeiden, also ein Ver- dung dadurch besonders zuverlässig und risikolos fahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche gewährleistet, daß die letztgenannte Umschalteinrichunter Wahrung wirtschaftlicher Grundsätze und unter tung zwei Torschaltungen aufweist, von denen jede Vermeidung von Doppelinstrumentierungen mit im 4° die Regelsignale eines Regelkreises der zugeordneten »Standby«-Betrieb arbeitenden Reserverechnern eine Gruppe an die kritischen Stellglieder durchläßt, nachzuverlässige Ausfallsicherung von DDC-Systemen dem sie durch ein vom Anlagen-Prüfkreis der anderen gewährleistet. Gruppe erzeugtes Signal auf Durchgang geschaltet

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem worden sind, wobei als weitere Sicherung vorgesehen Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge- 45 sein kann, daß die Anlagen-Prüfkreise zusammen mit löst, daß bei Ausfall des einen Digitalrechners der dem genannten Signal jeweils ein zweites Signal abandere vorbestimmte Funktionen des ausgefallenen geben, welches den auf die andere Gruppe von Regel-Rechners übernimmt und je nach seiner augenblick- kreisen einwirkenden zweiten Rechner von der Umlichen Belegung eigene Funktionen abwirft. stellung der Torschaltung unterrichtet, was dadurch

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- 50 erreicht wird, daß die Anlagen-Prüfkreise zur Ab-

fahrens wird die gestellte Aufgabe bei einer ersten gäbe dieser Signale mit diesem zweiten Rechner ver-

Schaltungsanordnung, bei welcher ein Digitalrechner bunden sind.

über eine Daten-Übertragungseinrichtung parallel an Generell können bei der erfindungsgemäßen Aneine zusammengefaßte Gruppe von Regelkreisen an- Ordnung zwei räumlich und versorgungsmäßig völlig geschlossen ist und der andere Digitalrechner allge- 55 getrennte Rechensysteme Verwendung finden, was meine Aufgaben hat, besonders einfach und geräte- eine maximale Ausfallsicherung bedeutet, oder es sparend gelöst, wenn die Daten-Übertragungsein- können auch bestimmte Bauteile für beide Rechner richtung über eine Umschalteinrichtung wahlweise gemeinsam vorgesehen sein.

mit dem einen oder dem anderen der Rechner Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungsverbindbar ist und wenn die Gruppe von Regelkreisen 60 beispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert, einen Anlagen-Prüfkreis zur Ansteuerung der Um- Es zeigt

schalteinrichtung und zur Umschaltung auf den Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verfahrensregelanderen Rechner bei Störung oder Ausfall des die und -Überwachungsanlage mit zwei Rechnern, bei Gruppe augenblicklich steuernden Rechners sowie zur welcher bei Ausfall des das Verfahren regelnden Abgabe eines Informations-Signals an den anderen 65 Rechners die Verfahrensregelung durch den Uber-Rechner nach der Umschaltung aufweist. wachungsrechner übernommen wird,

Bei einer zweiten Schaltungsanordnung zur Durch- F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Verfahrensregelführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei und -Überwachungsanlage mit zwei Rechnern, bei

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welcher bei Ausfall des einen Rechners der andere An die Daten-Übertragungseinrichtung 20 sind beiRechner sowohl die Regel- als auch die Über- spielsweise ein Anzeigekreis 23 mit Kathodenstrahlwachungsfunktion übernimmt, röhren, eine Abstimm-Schalttafel 24, ein Daten-Auf-

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Verfahrensregel- zeichnungskreis 25, eine Schalttafel 26 für die Bedie-

anlage mit zwei Rechnern, bei welcher bei Ausfall 5 nungsperson und ein Blattschreiber 27 angeschlossen,

eines Rechners bestimmte Stellglieder durch den Selbstverständlich sind die Überwachungsfunktionen

anderen Rechner geregelt werden, und des Überwachungsrechners 2 nicht auf die vorstehend

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Verfahrensregel- genannten Funktionen beschränkt, sondern können und -Überwachungsanlage mit mehreren Rechnern, auch andere nützliche oder erforderliche Funktionen bei welcher bei Ausfall eines Rechners ein anderer io umfassen. Beispielsweise kann der Überwachungs-Rechner die Regelung bestimmter kritischer Stell- rechner 2 auch zur Berechnung von Sollwertänderunglieder übernimmt. gen oder speziellen Zwecken dienenden Algorithmen,

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungs- wie Vorwärtssteuerung oder Vermeidung gegenform der Erfindung, bei welcher ein Überwachungs- seitiger Beeinflussung der Signale, verwendet werden, rechner zu Zeiten, in denen ein Direkt-Digitalregel- 15 die über den Rechner-Verbindungskreis 21 an den rechner nicht ordnungsgemäß arbeitet, ausgewählte Direkt-Digitalregelrechner 1 übertragen werden.
Funktionen der direkten Digitalregelung übernimmt. Dem Überwachungsrechner 2 ist beispielsweise Die Anlage gemäß F i g. 1 weist einen Direkt-Digital- eine Multiplexeinrichtung 28 zugeordnet, die eine regelrechner 1 und einen Überwachungsrechner 2 auf, Daten-Übertragungseinrichtung mit mehreren Zudie so miteinander gekoppelt sind, daß die Verfah- 20 griffen bildet, an welche beispielsweise ein Datenrensregelung maximale Zuverlässigkeit aufweist. Der speicher 29 und eine Verbindungseinheit (modem Direkt-Digitalregelrechner 1 regelt den Verfahrens- interface) 30 angeschlossen sein können,
ablauf über eine beispielsweise 50adrige Daten-Über- Bei normalem Regelbetrieb ist der Direkt-Digitaltragungseinrichtung 3, an welche die einzelnen Regel- regelrechner 1 über die Umschalteinrichtung 6 an die kreise der Verfahrensregelanlage angeschlossen sind. 25 Daten-Übertragungseinrichtung 3 und die mit dieser Der Ein- und Ausgang 4 des Direkt-Digitalrechners 1 verbundenen, den Direkt-Digitalregelrechner 1 beeinist über einen Leitungsabschnitt 5 und eine Umschalt- flussenden bzw. von diesem beeinflußten Regeleinrichtung 6 an die Daten-Übertragungseinrich- kreise 8 bis 15 angeschlossen. In diesem Abschnitt rung 3 angeschlossen. Bei Normalbetrieb des Direkt- der Anlage werden mit Hilfe der Analog-Eingangs-Digitalregelrechners 1 überträgt die Umschalteinrich- 30 kreise 9 oder 13 periodisch entsprechende Meßwerttung 6 alle von der Ein- und Ausgabe-Einheit 4 ab- umformer abgefragt, und die auf diese Weise gewongenommenen Daten über eine Trenneinrichtung 7 an nenen Daten werden der Reihe nach in Binärform die Daten-Ubertragungseinrichtung 3, an welche par- dem Direkt-Digitalrechner 1 eingespeist, der darauf allel zueinander beispielsweise ein die Einstellung von beruhende entsprechende Stellsignale erzeugt. Diese Ventilen regelnder Stellkreis 8, ein mit Halb- 35 Stellsignale werden periodisch über den Stellkreis 8 leiter-Bauelementen aufgebauter Multiplex-Analog- an die entsprechenden Stellglieder übertragen. Geeingangskreis 9, eine Schalttafel 10 für Direktdigital- wünschtenfalls können auch noch andere erforderregelung, ein Kontakt-Schließkreis 11, Verfahrens- liehe Direktdigital-Regelfunktionen vorgesehen sein, Abstimmkreise 12, ein Relais verwendender Multi- wie eine Überwachung des Kontaktschließens, eine plex-Analogeingangskreis 13, ein Alarm-Druckkreis 40 Regelgesetzabstimmung, eine Impulszählung und eine 14 und ein HF-Impuls-Eingangskreis 15 angeschlos- Alarmüberwachung auf der Basis der Abweichungssen sind. Darüber hinaus ist ein Anlagen-Prüfkreis grenzen.

16 zur Überprüfung der Arbeitsweise der Anlage an Bei normalem Regelbetrieb beliefert der Überdie Daten-Ubertragungseinrichtung 3 angeschlossen. wachungsrechner 2 die Anzeigeeinrichtungen 23 bis Der Anlagen-Prüfkreis 16 kann auch noch mit 45 27 über die Daten-Übertragungseinrichtung 20 mit anderen Prüfeingängen versehen sein, die beispiels- Daten, während der an die Umschalteinrichtung 6 anweise an die Daten-Übertragungseinrichtung 3 nor- geschlossene Leitungsabschnitt 18 blind endet. Darmalerweise nicht beliefernde Stromversorgungskreise über hinaus kann der Uberwachungsrechner 2 bei angeschlossen sind. normalem Regelbetrieb jede gewünschte Art von

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist die 50 Information über den Verbindungskreis 21 unmittel-Ein- und Ausgabe-Einheit 17 des Überwachungs- bar an die Schalteinrichtung 22 des Direkt-Digitalrechners 2 über einen Leitungsabschnitt 18 einerseits regelrechners 1 übertragen.

an die Umschalteinrichtung 6 und parallel dazu über Dem Überwachungsrechner 2 können über die eine Trenneinrichtung 19 an eine Daten-Übertra- Verbindungseinheit 30 und die Multiplexeinrichtung gungseinrichtung 20 angeschlossen, welche ähnlich 55 28 allgemeine Betriebsinformationen eingespeist wie die Daten-Übertragungseinrichtung 3 beispiels- werden, und über letztere können auch Daten vom weise aus einem 50adrigen Übertragungskabel be- Datenspeicher 29 in den Überwachungsrechner 2 und stehen kann und an welche die die Überwachungs- Daten aus dem Überwachungsrechner 2 in den Datenfunktionen erfüllenden Überwachungs-Kreise an- speicher 29 übertragen werden.

geschaltet sind. Durch den Anschluß des Über- 60 Im Fall einer Störung des Direkt-Digitalregelwachungsrechners 2 an die Umschalteinrichtung 6 rechners 1 oder einer durch den Anlagen-Prüfkreis kann er die Regelung des Direktdigitalrechner-Ab- 16 festgestellten anomalen Betriebsbedingung gibt der Schnitts der Daten-Ubertragungseinrichtung 3 über- Anlagen-Prüfkreis 16 ein Ausfallsignal an die Umnehmen, wenn der Direkt-Digitalregelrechner 1 nicht schalteinrichtung 6 ab, woraufhin diese die Dateneinwandfrei arbeitet. Außerdem ist der Leitungs- 65 Übertragungseinrichtung 3 vom Direkt-Digitalregelabschnitt 18 über einen Rechner-Verbindungskreis 21 rechner 1 trennt und statt dessen an den Überan eine Schalteinrichtung 22 zur Abtrennung des wachungsrechner 2 anschließt. Gleichzeitig unter-Direkt-Digitalregelrechners 1 angeschlossen. richtet der Anlagen-Prüfkreis 16 den Überwachungs-

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rechner 2 durch ein Unterbrechungssignal von der erfolgen, die durch das Bedienungspersonal eingeleitet neuen Betriebsart und läßt ihn entsprechend arbeiten. wird. Hierbei wird dann das ursprüngliche Programm Bei »Störbetrieb« führt der Überwachungsrechner 2 wieder in den Uberwachungsrechner 2 eingespeist weiterhin nur die Überwachungsfunktionen durch, und die normale Verfahrensregelung an den Direktdie durch das vorbestimmte Programm ausgewählt 5 Digitalregelrechner 1 übergeben,
worden sind, und steuert aber außerdem nunmehr die In F i g. 2 ist das Blockschaltbild eines Ausfühmit der Daten-Ubertragungseinrichtung 3 verbun- rungsbeispiels dargestellt, bei welchem entweder der denen Regelkreises bis 15 auf die durch die ent- Überwachungsrechner 2 oder der Direkt-Digitalregelsprechende Programmierung bestimmte Weise. Bei- rechner 1 nach Bedarf die Steuerung des ganzen spielsweise kann zu diesem Zweck beim Übergang io Regel-Überwachungssystems übernehmen können, auf »Störbetrieb« vom Datenspeicher 29 ein Reserve- Bei dieser Ausführungsform der Erfindung arbeitet programm entnommen und dem internen Speicher die Anlage im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß des Überwachungsrechners 2 eingelesen werden, F i g. 1 auf zweifache Weise, indem einerseits im Fall welches so ausgelegt ist, daß es den Erfordernissen einer Störung des Überwachungsrechners 2 der bei Störbetrieb genügt. Dieses Reserveprogramm 15 Direkt-Digitalregelrechner 1 entsprechend dem jeweikann ausreichend auf beiden Seiten einer Magnet- !igen Arbeitsprogramm sowohl die Direkt-Digitalscheibe gespeichert sein, um seine Verfügbarkeit und regel- als auch die Überwachungsfunktion überRichtigkeit zu gewährleisten, wenn es in das Gedächt- nehmen kann, falls dies für den Störungsfall genis des Überwachungsrechners 2 übertragen werden wünscht wird, und andererseits bei Ausfall des muß. 20 Direkt-Digitalregelrechners 1 der Überwachungs-

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß rechner 2 diejenigen vorprogrammierten Direkt-Digi-F i g. 1 ist zu beachten, daß der Anlagen-Prüfkreis 16 talregelfunktionen und Überwachungsfunktionen derart in das Regelsystem eingeschaltet ist, daß der übernehmen kann, die für den Störungsfall als not-Überwachungsrechner 2 nicht über die Umschalt- wendig und erwünscht ausgewählt sind,
einrichtung 6 mit der Daten-Ubertragungseinrich- 25 Dieses Zweifachsystem gemäß F i g. 2 verwendet tung 3 verbunden werden kann, bevor nicht im Ver- zwei Umschalteinrichtungen 31 und 32, mit deren lauf der Störungs-Feststellung ein Ausfallsignal er- Hilfe die Daten-Ubertragungseinrichtung 3 des Regelzeugt worden ist. Hierdurch wird verhindert, daß zweigs und die Daten-Ubertragungseinrichtung 20 des beim normalen Regelbetrieb Anweisungen vom Über- Überwachungszweigs parallel zueinander entweder an wachungsrechner 2 an die Ein- und Ausgangskreise 8 30 den Direkt-Digitalregelrechner 1 oder an den Überbis 15 der Direkt-Digitalregelung gelangen; außer- wachungsrechner 2 angeschlossen werden können, je dem wird hierdurch verhindert, daß der Programmie- nachdem welcher Rechner sich in Betrieb befindet rer unabsichtlich Uberwachungsanweisungen in die und welcher ausgefallen ist. Die beiden Umschalt-Daten-Übertragungseinrichtung 3 für Direkt-Digital- einrichtungen 31, 32 sind parallel zueinander über regelung einprogrammiert und dabei eine fehlerhafte 35 den Leitungsabschnitt 5 an die Ein- und Ausgabe-Arbeitsweise eines Direkt-Digitalregelprogramms her- Einheit 4 des Direkt-Digitalregelrechners 1 anvorruft. Auf diese Weise wird die durch die Erfin- geschlossen, wobei bei Normalbetrieb die Umschaltdung gewährleistete Zuverlässigkeit, daß der Verfah- einrichtung 32 die Verbindung zwischen dem Direktrensregelabschnitt der Rechneranlage durch den Digitalregelrechner 1 und der Daten-Übertragungs-Uberwachungsrechner 2 unterstützt wird, vergrößert 4° einrichtung 20 unterbricht, während die Umschalt- und wird die Trennung zwischen der Überwachungs- einrichtung 31 die vom Direkt-Digitalregelrechner 1 und der Direkt-Digitalregelprogrammierung unter- gelieferten Daten über eine Trenneinrichtung 33 an stützt. Eine logische Verbindung zwischen den beiden die Daten-Übertragungseinrichtung 3 und die mit Abschnitten der Anlage, d. h. zwischen dem Direkt- dieser verbundenen Direkt-Digitalregelkreise weiter-Digitalregelabschnitt und dem Überwachungs- 45 gibt. Diese Kreise bestehen beispielsweise aus einem abschnitt, ist nur bei Feststellung einer Störung bzw. Multiplex-Analogeingangskreis 9, einem Ventil steueines Ausfalls der Anlage und der hierauf erfolgen- ernden Stellkreis 8, einem Impuls-Eingangskreis 15, den Erzeugung eines entsprechenden Ausfallsignals einem Daten-Eingangskreis 35 zum Einspeisen von möglich. Daten in die Schalttafel 10 und einem Daten-Anzeigc-

Die vollständige Programmtrennung zwischen dem 5° kreis 36 zum Entnehmen von Daten aus der Schalt-

Überwachungsrechner 2 und dem Direkt-Digitalregel- tafel 10.

rechner 1 ist vereinbar mit der Verwendung von Auf entsprechende Weise sind die beiden Um-Fortran-Programmen für den Überwachungsrech- Schalteinrichtungen 31, 32 parallel über den Leitungsner 2 bei angeschalteter ' Auswertfunktion und der abschnitt 18 an die Ein- und Ausgabe-Einheit 17 des Verwendung maschinell erstellter Direkt-Digitalregel- 55 Überwachungsrechners 2 angeschlossen, wobei bei programme für den Direkt-Digitalregelrechner 1. Die Normalbetrieb die Umschalteinrichtung 31 die Vervolle Programmierfähigkeit beider Rechner steht bindung zwischen dem Überwachungsrechner 2 und jederzeit zur Verfügung. der Daten-Übertragungseinrichtung 3 unterbricht,

Bei normalem Regelbetrieb können beide Rechner während die Umschalteinrichtung 32 die vom Über-

mit Hilfe des Rechner-Verbindungskreises 21 in bei- 60 wachungsrechner 2 gelieferten Daten über eine

den Richtungen miteinander in Verbindung stehen. Trenneinrichtung 34 an die Daten-Übertragungs-

Die Arbeitsweise dieses Verbindungskreises kann einrichtung 20 und die an diese angeschlossenen

beispielsweise durch vom Überwachungsrechner 2 ab- Überwachungskreise weitergibt. Beim dargestellten

gegebene programmierte Anweisungen gesteuert Ausführungsbeispiel sind ein Blattschreiber 37 sowie

werden. 65 ein Lochkartenleser 38 und eine Daten-Ausgabe-

Die Rückführung der Anlage auf normalen Regel- einrichtung 39 parallel an die Daten-Übertragungsbetrieb nach Beseitigung der Störung kann routine- einrichtung 20 angeschlossen, von denen die beiden mäßig durch eine entsprechende Programmierung letztgenannten Kreise zum Eingeben bzw. Entnehmen

von Daten in eine bzw. aus einer Überwachungstafel 40 und einer Abstimm-Schalttafel 41 dienen.

Wie im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 ist ein Rechner-Verbindungskreis 21 vorgesehen, mit dessen Hilfe in gewünschter Weise Daten zwischen den beiden Rechnern übertragen werden können. Diese Übertragung erfolgt normalerweise unter dem Einfluß des Überwachungsrechners 2 und kann bei Normalbetrieb in beiden Richtungen erfolgen.

Falls der Direkt-Digitalregelrechner 1 oder die mit diesem verbundenen, peripheren Geräte gestört sind, ermittelt ein Anlagen-Prüfkreis 43 die Störung und gibt über eine Leitung 43 A ein Ausfall- bzw. Stö-

ein dem Datenspeicher 29 zugeordneter Speicher-Steuerkreis 42 von Fall zu Fall auf Anweisungen vom Überwachungsrechner 2 oder vom Direkt-Digitalregelrechner 1 an, um die entsprechenden Programme vom Datenspeicher 29 an das ausgewählte Gedächtnis und von diesem wieder zurück an den Datenspeicher 29 zu übertragen.

Wie im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 vermag das Zweifachsystem gemäß F i g. 2 ίο alle vorgesehenen Funktionen zu erfüllen und besitzt darüber hinaus die Fähigkeit, das gesamte Direkt-Digitalrege!- und Überwachungsprogramm entsprechend der Fähigkeit des weiterarbeitenden Rechners und seiner zugeordneten Programmierung weiterrungssignal an die Umschalteinrichtung 31 ab, welche 15 zuführen,
daraufhin die Verbindung zwischen der der Daten- Die für das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1

Übertragungseinrichtung 3 vorgeschalteten Trenn- geltenden Erwägungen treffen auch für das Ausfüheinrichtung 33 und dem Direkt-Digitalregelrechner 1 rungsbeispiel gemäß F i g. 2 zu. Beispielsweise könunterbricht und statt dessen die Trenneinrichtung 33 nen die Anlagen-Prüfkreise 43 und 44 so miteinander und die Daten-Ubertragungseinrichtung 3 mit der 20 verbunden sein, daß die Programmtrennung bis zu Ein- und Ausgabe-Einheit 17 des Überwachungs- dem Zeitpunkt aufrechterhalten bleibt, an welchem rechners 2 verbindet. Gleichzeitig informiert ein eine Störung tatsächlich festgestellt und hierdurch ein durch den Anlagen-Prüfkreis 43 erzeugtes Unter- Störungssignal erzeugt wird. Auf diese Weise wird die brechungssignal über eine Leitung 43 B den Über- durch die Verwendung von zwei einander unterstütwachungsrechner 2 davon, daß der Direkt-Digital- 25 zenden Rechnern erreichte Zuverlässigkeit gewährregelrechner 1 gestört ist, und wird das entsprechende leistet und durch das zur Herstellung bzw. Lösung vorbestimmte Programm, das entweder in das der Verbindungen zwischen den Daten-Übertragungs-Speichergedächtnis des Überwachungsrechners 2 oder einrichtungen des Direkt-Digitalregelzweigs und des in den Datenspeicher 29 eingespeichert ist, in Betrieb Überwachungszweigs angewandte Ausfall-Sicherungsgenommen. Auf diese Weise werden sowohl der 30 verfahren unterstützt. Wie erwähnt, haben bei Nor-Direkt-Digitalregelzweig als auch der Überwachungs- malbetrieb die im einen Zweig auftretenden Fehler zweig entsprechend den Fähigkeiten und der Kapazität des Uberwachungsrechners 2 betrieben. Das Einprogrammieren des »Störbetrieb«-Pfograrrims erfordert entsprechende Programm-Anweisungen, um zwi- 35
sehen den an die Daten-Übertragungseinrichtung 3

angeschlossenen Kreisen und den an die Daten-Übertragungseinrichtung 20 angeschlossenen Kreisen zu unterscheiden, die bei »Störbetrieb« sämtlich parallel geschaltet sind.

Falls der Überwachungsrechner 2 ausfällt, stellt ein die Daten-Übertragungseinrichtung 20 und die an diese angeschlossenen Kreise überwachender Anlagen-Prüfkreis 44 auf dieselbe Weise die Störung fest

keinen Einfluß auf den anderen Zweig und haben somit keine weitere Beeinträchtigung der Anlage zur Folge.

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem zwei Direkt-Digitalregelrechner 51,52 verwendet werden, welche den Betrieb von zwei jeweils zugeordneten Direkt-Digitalregelzweigen regeln. Der Direkt-Digitalregelrechner 51 beeinflußt über seine Ein- und Ausgabe-Einheit 53 und eine Trenneinrichtung 55 sowie eine Datenübertragungseinrichtung 57 parallel an letztere angeschlossene Direkt-Digitalregelkreise 59 bis 66, und der Direkt-Digitalregelrechner 52 beeinflußt über

und gibt über eine Leitung 44 A ein Ausfall- bzw. 45 seine Ein- und Ausgabe-Einrichtung 54 und eine Störungssignal an die Umschalteinrichtung 32 ab, Trenneinrichtung 56 sowie eine Daten-Übertragungswelche daraufhin die Verbindung zwischen der einrichtung 58 parallel an letztere angeschlossene der Daten-Übertragungseinrichtung 20 vorgeschal- Direkt-Digitalregelkreise 67 bis 74. teten Trenneinrichtung 34 und dem Überwachungs- Falls der Direkt-Digitalregelrechner 51 nicht rich-

rechner 2 unterbricht und statt dessen die Trenn- 50 tig arbeitet, stellt ein der Daten-Übertragungseinricheinrichtung 34 und die Daten-Ubertragungseinrich- tung 57 zugeordneter Anlagen-Prüfkreis 75 die Stötung 20 mit der Ein- und Ausgabe-Einheit 4 des rung fest und erzeugt ein Ausfallsignal, welches über Direkt-Digitalregelrechners 1 verbindet. Gleich- eine Leitung 75 A eine dem Stellkreis 67 des Direktzeitig erzeugt der Anlagen-Prüf kreis 44 ein Unter- Digitalregelrechners 52 zugeordnete Torschaltung 78 brechungssignal, welches den Direkt-Digitalregel- 55 umschaltet, so daß der Stellkreis 67 des Direkt-Digirechner 1 über eine Leitung 44 B über die Störung talregelrechners 52 an den Ausgang 79 angeschlossen des Uberwachungsrechners 2 informiert, und wird
das entsprechende vorbestimmte Programm in Betrieb
genommen, welches die erforderlichen Direkt-Digitalregel- und Uberwachungskreise in der für Störbetrieb 60
vorgesehenen Weise betreibt. Dieses vorbestimmte
Programm kann entweder bereits in den Speicher des
Direkt-Digitalregelrechners 1 eingespeichert gewesen
sein oder es kann ganz oder teilweise vom Datenspeicher 29 angefordert werden, um in das Gedächt- 65 über eine Leitung 75 B zugeführt wird und diesen von nis des Direkt-Digitalregelrechners 1 übertragen zu der Aufnahme des »Störbetriebs« unterrichtet, werden. Falls dagegen der Direkt-Digitalregelrechner 52

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 spricht ausfällt bzw. einer Störung unterliegt, erzeugt ein der

wird, der mit bestimmten kritischen Stellgliedern in Verbindung steht, welche unter allen Umständen einer Regelung unterliegen müssen.

Falls die Anzahl dieser kritischen Stellglieder groß ist und der Direkt-Digitalregelrechner 52 entsprechend eine neue Betriebsart erfordert, kann der Anlagen-Prüfkreis 75 ein weiteres Ausfallsignal erzeugen, welches dem Direkt-Digitalregelrechner 52

Daten-Übertragungseinrichtung 58 zugeordneter Anlagen-Prüfkreis 76 ein Ausfallsignal, das über eine Leitung 76 A eine dem Stellkreis 63 des Direkt-Digitalrechners 51 zugeordnete Torschaltung 77 umschaltet, so daß am Ausgang 79 die Stellsignale für die kritischen Stellglieder vom Direkt-Digitalregelrechner 51 abgegeben werden. Der Anlagen-Prüfkreis 76 kann außerdem ein Unterbrechungssignal erzeugen, das den Direkt-Digitalregelrechner 51 über eine Leitung 76B von der Aufnahme des »Störbetriebs« unterrichtet.

Bei Ausfall eines der Rechner regelt der dem ausgefallenen Rechner zugeordnete Stellkreis nicht mehr diejenigen normalerweise von ihm beeinflußten Stellglieder, welche nicht über die Torschaltungen 77, 78 vom anderen Stellkreis beeinflußt werden. Durch vorherige Verfahrensauswertung müssen also diejenigen Stellglieder festgestellt werden, die unter allen Bedingungen einer Regelung unterworfen werden müssen, im Gegensatz zu den Stellgliedern, die vorübergehend beispielsweise auf ihrer letzten Einstellung belassen oder von Hand gesteuert werden können.

Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3 kann auch in der Weise betrieben werden, daß auf die Einspeisung der über die Leitungen 76 B und 755 dem Direkt-Digitalregelrechner 51 bzw. 52 eingegebenen Unterbrechungssignale verzichetet wird und beide Rechner 51, 52 laufend zusätzlich über die ihnen zugeordneten Stellkreise 63 bzw. 67 die Stellsignale für die vorgesehenen kritischen Stellglieder erzeugen. Wenn in diesem Fall ein Rechner ausfällt, werden die Stellsignale vom anderen Stellkreis an den Ausgang 79 angelegt, um die Regelung der kritischen Stellglieder weiterzuführen. Bei Normalbetrieb, wenn beide Rechner 51 und 52 zufriedenstellend arbeiten, wird eine der Torschaltungen 77 und 78 zur Beeinflussung der kritischen Stellglieder am Ausgang 79 ausgewählt. Falls der nicht für die Regelung ausgewählte Rechner ausfällt, arbeitet die Anlage auf die gleiche Weise über die bereits ausgewählte Torschaltung weiter, falls jedoch der andere, regelnde Rechner ausfällt, wird die Torschaltung umgeschaltet und werden dann die Stellsignale vom weiterarbeitenden Stellkreis den kritischen Stellgliedern zugeführt.

Diese zwei Direkt-Digitalregelrechner verwendende Schaltungsanordnung weist einen Rechner-Verbindungskreis 83 auf, der von der Ein- und Ausgabe-Einheit 53 des Rechners 51 an eine Schalteinrichtung 84 zur Unterbrechung der Datenabgabe des Direkt-Digitalrechners 52 angeschlossen ist. Hierdurch wird eine überwachungsartige, durch den Direkt-DigitalrechnerSl gesteuerte Datenübertragung in beiden Richtungen zwischen den in Betrieb stehenden Rechnern ermöglicht. Ein Datenspeicher 80 und eine Verbindungseinheit 81 sind über eine Datenunterbrechung-Multiplexeinrichtung82 mit dem Direkt-Digitalregelrechner 51 verbunden.

Die in F i g. 4 dargestellte Anlage entspricht im wesentlichen der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3, nur daß noch ein dritter, zusätzlicher Überwachungsrechner 86 zur Übernahme der bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 den beiden Direkt-Digitalregelrechnern 51 und 52 zugeordneten Uberwachungsfunktionen vorgesehen ist. Der Überwachungsrechner 86 beeinflußt über seine Ein- und Ausgabeeinheit 87 und eine Trenneinrichtung 88 eine Daten-Übertragungseinrichtung 89, an die Uberwachungskreise 90 bis 94 angeschlossen sind, und steht über einen Rechner-Verbindungskreis 85 nebst zugeordneten Unterkreisen 85 A und 85 B mit den Schalteinrichtungen 98,84 zur Unterbrechung der Datenabgabe der Rechner 51 bzw. 52 in Verbindung. Auf diese Weise vermag der Überwachungsrechner 86 jedem Direkt-Digitalregelrechner 51,52 Informationen zu übertragen bzw. von diesen Rechnern Informationen zu empfangen und gleichzeitig Uberwachungsfunktionen zu erfüllen. Außerdem beeinflußt der Überwachungsrechner 86 einen Datenspeicher 95 und eine Verbindungseinheit 96, welche über eine Multiplexeinrichtung 97 an den Überwachungsrechner 86 angeschlossen sind.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 kann in jeder anderen Hinsicht auf die gleiche Weise wie die Anlage gemäß F i g. 3 arbeiten oder es können wahlweise Vorkehrungen getroffen sein, um zusätzliche Programminformationen an einen weiterarbeitenden Direkt-Digitalregelrechner zu übertragen und ihn in die Lage zu versetzen, einen vorbestimmten größeren Verfahrensabschnitt zu regeln. Genauer gesagt, kann die Anzahl der für ständige Beeinflussung ausgewählten kritischen Stellglieder unter den Bedingungen eines Notprogramms größer sein als die Kapazität eines der Rechner unter normalen Betriebsbedingungen, so daß einige der Direkt-Digitalregelfunktionen, wie der Alarm-Druckkreis, oder andere Funktionen, die unter Notbetriebsbedingungen für nicht erforderlich gehalten werden, in Fortfall kommen. Auf diese Weise vermag ein einziger Direkt-Digitalregelrechner über das im Zusammenhang mit der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3 beschriebene Torschaltungssystem eine beträchtliche Anzahl von Stellgliedern zu regeln.

Als weitere Abwandlung der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 kann der Überwachungsrechner 86 eine Umschalteinrichtung ähnlich wie bei Fig. 1 und 2 aufweisen, so daß der Überwachungsrechner 86 gegebenenfalls die Funktion des ausgefallenen Direkt-Digitalregelrechners 51 bzw. 52 zu übernehmen vermag.

Bei dieser Abwandlung wird eine doppelte Unter-Stützung dadurch erreicht, daß das Verfahren mit Ausnahme von möglicherweise verminderten Uberwachungsfunktionen im wesentlichen auf dieselbe Weise wie unter normalen Betriebsbedingungen vor sich gehen kann, solange zwei der drei Rechner der Anlage weiterarbeiten.

Das Grundprinzip der Erfindung läßt sich auf für den Fachmann leicht ersichtliche Weise sinngemäß auf mehr als zwei Direkt-Digitalregelrechner aufweisende Anlagen mit oder ohne Überwachungsrechner anwenden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur direkten digitalen Regelung von industriellen Verfahrensabläufen mit zwei Digitalrechnern, die jeweils über entsprechende Daten-Übertragungseinrichtungen einer Gruppe von Regel- oder Überwachungskreisen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des einen Digitalrechners der andere vorbestimmte Funktionen des ausgefallenen Rechners übernimmt und je nach seiner augenblicklichen Belegung eigene Funktionen abwirft. V.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher ein

Digitalrechner über eine Daten-Übertragungseinrichtung parallel an eine zusammengefaßte Gruppe von Regelkreisen angeschlossen ist und der andere Digitalrechner allgemeine Aufgaben hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten-Übertragungseinrichtung über eine Umschalteinrichtung (6) wahlweise mit dem einen oder dem anderen der Rechner (1 oder 2) verbindbar ist und daß die Gruppe von Regelkreisen einen Anlagen-Prüfkreis (16) zur Ansteuerung der Umschalteinrichtung (6) und zur Umschaltung auf den anderen Rechner (2 oder 1) bei Störung oder Ausfall des die Gruppe augenblicklich steuernden Rechners (1 oder 2) sowie zur Abgabe eines Informations-Signals an den anderen Rechner nach der Umschaltung aufweist.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher die beiden Digitalrechner über zugeordnete Daten-Übertragungseinrichtungen jeweils eine Gruppe von Regelkreisen steuern, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Daten-Ubertragungseinrichtungen (3,20) über eine zugeordnete Umschalteinrichtung (31,32) wahlweise mit dem einen oder dem anderen Rechner (1 oder 2) verbindbar ist und daß beide Gruppen (8 bis 15, 37 bis 41) von Regelkreisen je einen Anlagen-Prüfkreis (43,44) aufweisen, der bei Störung oder Ausfall des die betreffende Gruppe beeinflussenden Rechners (1,2) ein die zugehörige Umschalteinrichtung (31, 32) auf den anderen Rechner (2,

1) umschaltendes Signal sowie ein Signal abgibt, welches den anderen Rechner von der Umschaltung der Umschalteinrichtung unterrichtet.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei welcher die beiden Rechner über zugeordnete Daten-Übertragungseinrichtungen jeweils eine Gruppe von Regelkreisen mit kritischen Stellgliedern, welche unter allen Umständen einer dauernden Regelung unterliegen müssen, und nicht kritischen Stellgliedern, die gegebenenfalls auch ohne Regelung durch die Anlage auskommen, steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die kritischen Stellglieder über eine Umschalteinrichtung (77,78) wahlweise an einen Regelkreis (63) der einen Gruppe (59 bis 66) oder einen Regelkreis (67) der anderen Gruppe (67 bis 74) anschließbar sind und daß beide Gruppen (59 bis 66, 67 bis 74) von Regelkreisen je einen Anlagen-Prüfkreis (75, 76) aufweisen, der bei Störung oder Ausfall des auf die betreffende Gruppe einwirkenden Rechners (51, 52) ein Signal an die Umschalteinrichtung zur Anschaltung der kritischen Stellglieder an einen Regelkreis (67,63) der anderen Gruppe abgibt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung zwei Torschaltungen (77, 78) aufweist, von denen jede die Regelsignale eines Regelkreises (63, 67) der zugeordneten Gruppe (59 bis 66, 67 bis 74) an die kritischen Stellglieder durchläßt, nachdem sie durch ein vom Anlagen-Prüfkreis (76,75) der anderen Gruppe (67 bis 74, 59 bis 66) erzeugtes Signal auf Durchgang geschaltet worden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagen-Prüfkreise (75, 76) zur Abgabe jeweils eines zweiten Signals zusammen mit dem genannten Signal zur Unterrichtung des auf die andere Gruppe (67 bis 74, 59 bis 66) von Regelkreisen einwirkenden zweiten Rechners (52, 51) von der Umstellung der Torschaltung (78,77) mit diesem zweiten Rechner verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen