DE19650327A1 - Verfahren und System zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen Anlage, insbesondere ei­ ner Kraftwerksanlage, bei dem in einem sogenannten Ringspei­ cher eine Vielzahl von Prozeßsignalen hinterlegt werden. Sie betrifft weiter ein nach diesem Verfahren arbeitendes Verar­ beitungssystem.

In einer Kraftwerksanlage soll ein Prozeßführungs- und Infor­ mationssystem, im weiteren Prozeßsystem genannt, die aktuel­ len Betriebszustände der Anlage erkennbar machen und Abwei­ chungen von einem Sollzustand melden sowie Diagnosen von mög­ licherweise auftretenden Fehlern ermöglichen. Dazu ist eine umfangreiche Erfassung und Speicherung von die Betriebszu­ stände aller Anlagenteile charakterisierenden Meßwerten bzw. Prozeßsignalen erforderlich. Mit zunehmender Energie- und/oder Arbeitsausnutzung derartiger Kraftwerksanlagen und mit zunehmender Steigerung ihres Sicherheitsstandards wachsen auch die Anforderungen an das Prozeßsystem hinsichtlich der Verarbeitung, Speicherung und Analyse großer Datenmengen.

Die Speicherung von zeitlichen Prozeßabläufen erfolgt übli­ cherweise durch chronologische Hinterlegung von aus Meßwerten und/oder Anlagenzuständen abgeleiteten Prozeßsignalen. Insbe­ sondere zu Analyse- oder Diagnosezwecken können aus den ge­ speicherten Prozeßsignalen Abbilder des in der Anlage ablau­ fenden Prozesses erstellt werden, die komplexe Zustände der Anlage zu bestimmten Zeiten beschreiben. Da derartige Analy­ sen für jeden beliebigen Zeitpunkt oder Zeitraum zu erstellen sind, müssen große Datenmengen zuverlässig, d. h. zeitfolge­ richtig, hinterlegt werden. Zu diesem Zweck werden üblicher­ weise Umlaufpuffer oder Ringspeicher eingesetzt.

Um der hohen Komplexität insbesondere einer großtechnischen Anlage gerecht zu werden, umfaßt ihr Automatisierungssystem üblicherweise eine Anzahl von dezentral angeordneten Daten­ verarbeitungseinheiten. Die Meßwerte werden in den dezentra­ len Datenverarbeitungseinheiten erfaßt und aufbereitet. Dabei wird der Zeitpunkt der Erfassung jedes Meßwertes in den je­ weiligen Datenverarbeitungseinheiten zwischengespeichert. An­ schließend werden die Meßwerte mit den zugehörigen Zeitwerten als Prozeßsignale über einen Datenbus an das Prozeßsystem übertragen und dort zeitfolgerichtig hinterlegt.

Bei einem Ausfall einer Datenverarbeitungseinheit ist der Da­ tenverkehr zum Prozeßsystem unterbrochen. Infolgedessen wer­ den die Prozeßsignale bei Wiedereinschaltung der Datenverar­ beitungseinheit nachträglich an das Prozeßsystem übertragen. Somit wird die Zeitfolgerichtigkeit aller Meßwerte und der daraus resultierenden Prozeßsignale in dem Prozeßsystem auf­ gespalten.

Für Analysen, beispielsweise für Ablauf- oder Störfallanaly­ sen, ist es jedoch notwendig, die Prozeßsignale zeitfolge­ richtig darstellen zu können. Dazu müssen die Prozeßsignale einerseits unter großem Zeitaufwand in dem Ringspeicher sor­ tiert werden. Andererseits ist es zur Prozeßüberwachung üb­ lich, die Prozeßsignale in Form von Meldeprotokollen schnellstmöglich, d. h. innerhalb von wenigen Sekunden, auszu­ geben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen Anlage anzugeben, das in besonders einfacher Weise und besonders schnell unter Berücksichtigung aller erfaßten Meßwerte eine zeitfolgerichtige Auswertung von Prozeßsignalen ermöglicht. Weiterhin soll ein zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignetes Verarbeitungssystem angegeben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren ge­ löst, bei dem jedem Prozeßsignal ein für den Zeitpunkt seiner Erfassung charakteristisches Zeitmerkmal zugeordnet ist, bei dem für jedes Prozeßsignal anhand seines zugehörigen Zeit­ merkmals geprüft wird, ob das Prozeßsignal innerhalb eines vorgebbaren Intervalls vor dem Zeitpunkt der Prüfung erfaßt wurde, und bei dem die innerhalb des Intervalls erfaßten Pro­ zeßsignale in einem ersten Speicher hinterlegt werden, bei dem die außerhalb des Intervalls erfaßten Prozeßsignale als verzögerte Prozeßsignale in einem zweiten Speicher hinterlegt werden.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß für die laufende Meldeprotokollierung nur die aktuellen Prozeßsignale verwendet werden, die innerhalb eines wählbaren kleinsten Zeitbereichs vor dem Zeitpunkt ihrer Abspeicherung erfaßt wurden. Dazu ist es notwendig, daß die älteren oder außerhalb des Zeitbereichs erfaßten und somit verzögerten Prozeßsignale aus den alle Prozeßsignale umfassenden Prozeßsignalstrom se­ lektiert und in einen weiteren Puffer zur Sortierung umgelei­ tet werden. Zu zeitgleich zur Meldeprotokollierung stattfin­ denden Analysezwecken können diese sortierten verzögerten Prozeßsignale dann später zeitfolgerichtig in die bereits protokollierten Prozeßsignale einsortiert und anschließend gemeinsam chronologisch ausgegeben werden. Somit wird bei Analysen die Meldeprotokollierung umgangen, so daß die zeit­ folgerichtige Sortierung und Auswertung sowie Darstellung al­ ler zu berücksichtigender Prozeßsignale beschleunigt wird.

Üblicherweise weist jedes Prozeßsignal eine Information über den Zeitpunkt seiner Erfassung, das sogenannte Zeitmerkmal, auf. Um innerhalb kürzester Zeit und ohne zusätzlichen Auf­ wand die außerhalb des Intervalls erfaßten und beispielsweise über einen Datenbus verzögerten Prozeßsignale ordnen zu kön­ nen, werden diese anhand der jeweils zugehörigen Zeitmerkmale zeitfolgerichtig im zweiten Speicher sortiert.

Damit insbesondere für Störfallanalyse nur diejenigen Prozeß­ signale chronologisch ausgegeben werden, die während des Störfalls erfaßt worden sind, werden eine Anzahl von Prozeß­ signalen, deren Zeitpunkt ihrer Erfassung innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters liegt, gemeinsam in einem Archiv­ speicher als Prozeßsignalgruppe hinterlegt. Ein derartiges Zusammenfassen der Prozeßsignale zu Prozeßsignalgruppen er­ möglicht beispielsweise, daß einer Anzahl von verzögerten Prozeßsignale und somit deren zugrundeliegenden Meßwerten der gemeinsame Zeitpunkt ihrer Meßwerterfassung zugeordnet werden kann. Darüber hinaus können die verzögerten Prozeßsignale beispielsweise auch über ein wählbares Zeitfenster zu einer Prozeßsignalgruppe zusammengefaßt werden. D.h., sämtliche verzögerte Prozeßsignale mit einem Zeitmerkmal innerhalb die­ ses Zeitfensters werden zu einer Prozeßsignalgruppe zusammen­ gefaßt. Z.B. werden die verzögerten Prozeßsignale, deren Er­ fassungszeitpunkt innerhalb einer Stunde oder eines Tages liegt, zu einer Gruppe zusammengefaßt.

Um verzögerte Prozeßsignale insbesondere für spätere Analyse­ zwecke schnell auffinden zu können, wird jeder Prozeßsignal­ gruppe eine das Zeitfenster charakterisierende Kennung zuge­ ordnet. Mit anderen Worten: Verschiedene Prozeßsignale, die beispielsweise zum gleichen Zeitpunkt erfaßt worden sind und demzufolge ein gleiches Zeitmerkmal aufweisen, werden in ei­ ner Prozeßsignalgruppe zusammengefaßt und durch ein und die­ selbe Kennung charakterisiert. Je nach Anforderung der Ana­ lyse werden anhand der Kennung nur die für den zu untersu­ chenden Zeitbereich relevanten Prozeßsignalgruppen zur Aus­ wertung herangezogen. D.h., daß z. B. nur die zwischen 15.00 Uhr und 16.00 Uhr erfaßten Prozeßsignale bei der Auswertung berücksichtigt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird aus den Prozeßsignalen und aus den Prozeßsignalgruppen anhand des je­ weiligen Zeitmerkmals bzw. der Kennung ein chronologisch ge­ ordnetes Analyseprotokoll erzeugt. Dazu werden die über einen bestimmten Zeitbereich erfaßten aber zeitlich verspäteten oder nachträglich übertragenen und zu Prozeßsignalgruppen zu­ sammengefaßten Prozeßsignale anhand der Kennung der Prozeßsi­ gnalgruppe in die aktuellen Prozeßsignale zeit folgerichtig einsortiert. Die daraus resultierende Liste aller zu berück­ sichtigenden Prozeßsignale repräsentiert das zu erzeugende chronologisch geordnete Analyseprotokoll.

Bezüglich des Verarbeitungssystems wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem an einem Prüfmodul ein erster Speicher zur Speicherung von Prozeßsignalen und ein zweiter Speicher zur Speicherung von verzögerten Prozeßsignalen ange­ schlossen sind. Um die aktuellen Prozeßsignale schnellstmög­ lich protokollieren zu können, ist an den ersten Speicher vorzugsweise ein Ausgabemodul, beispielsweise ein Drucker, angeschlossen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an den zweiten Speicher ein Archivspeicher zum Archivieren von aus den verzögerten Prozeßsignalen gebildeten Prozeßsignalgruppen angeschlossen. Damit sind diese schnell selektiv abrufbar.

Um alle im Prozeß erfaßten Meßwerte und die daraus abgeleite­ ten Prozeßsignale zeit folgerichtig darstellen zu können, ist zweckmäßigerweise ein Analysemodul zur Erstellung eines chro­ nologischen Archivprotokolls aus den Prozeßsignalen vorgese­ hen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch Speicherung der verzögerten oder älte­ ren Prozeßsignale in einen zweiten Speicher die zeit folge­ richtige Sortierung dieser verzögerten Prozeßsignale und de­ ren anschließende chronologische Positionierung in eine Liste aller Prozeßsignale eine zeitfolgerichtige Auswertung aller zu berücksichtigender Prozeßsignale gewährleistet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Darin zeigt die Figur im Ausschnitt ein Funktionsschema mit zur Durchführung eines Verfahrens zur Verarbeitung von Prozeßsignalen einer technischen Anlage vorgesehenen Kompo­ nenten.

Fig. 1 zeigt ein Automatisierungssystem 10. Dabei umfaßt das Automatisierungssystem 10 eine Anzahl von Komponenten oder Datenverarbeitungseinheiten K1 bis Kn. In einer nicht näher dargestellten technischen Anlage erfaßte Meßwerte MW und Mel­ designale MS werden den zugehörigen Komponenten K1 bis Kn des Automatisierungssystems 10 zugeführt. In den jeweiligen Kom­ ponenten K1 bis Kn werden die Meßwerte MW und/oder Meldesi­ gnale MS vorverarbeitet und entsprechenden Prozeßsignalen PS zugeordnet. Dabei weist jedes Prozeßsignal PS eine Informa­ tion über den Zeitpunkt der Erfassung des zugrundeliegenden Meßwertes MW oder Meldesignales MS, das sogenannte Zeitmerk­ mal, auf.

Die Prozeßsignale PS werden über ein Bussystem 15 einem zen­ tralen Prozeßsystem 20 zugeführt, z. B. einem Prozeßführungs- und/oder Prozeßinformationssystem. Das Prozeßsystem 20 kann dabei insbesondere ein Personalcomputer oder eine andere Da­ tenverarbeitungseinheit sein.

Das Prozeßsystem 20 umfaßt ein Prüfmodul 21, an den ein er­ ster Speicher 22, z. B. ein Ringspeichermodul, und ein zweiter Speicher 24, z. B. ein Zwischenspeichermodul, angeschlossen sind. Darüber hinaus ist der erste Speicher 22 mit einem Aus­ gabemodul 26 verbunden. Ferner sind der erste Speicher 22 und der zweite Speicher 24 über einen Archivspeicher 30 mit einem Analysemodul 32 verbunden.

Bei einem Ausfall einzelner Komponenten K1 bis Kn des Automa­ tisierungssystems 10 kommt es zu einer Unterbrechung des Da­ tenverkehrs auf dem Bussystem 15 zwischen den jeweiligen aus­ gefallenen Komponenten K1 bis Kn und dem Prozeßsystem 20. Die Prozeßsignale PS werden dann fortlaufend solange in den je­ weiligen ausgefallenen Komponenten K1 bis Kn zwischengespei­ chert bis der Datenverkehr zwischen der ausgefallenen Kompo­ nente K1 bis Kn und dem Prozeßsystem 20 wiederhergestellt ist. Anschließend werden diese zwischengespeicherten Prozeß­ signale PS über das Bussystem 15 an das Prozeßsystem 20 nachübertragen. Demzufolge kann es zu sogenannten zeitlichen Überholvorgängen bei der Übertragung von Prozeßsignalen PS von dem Automatisierungssystem 10 zu dem Prozeßsystem 20 kom­ men. Diese nachübertragenen Prozeßsignale PS' werden auch als verzögerte oder verspätete Prozeßsignale PS' bezeichnet.

Somit wird die Zeitfolgerichtigkeit der Prozeßsignale PS, PS' mit den zugehörigen Zeitmerkmalen in dem Prozeßsystem 20 auf­ gespalten. Um für Ablauf- oder Störfallanalysen eine zeitfol­ gerichtige Darstellung der Prozeßsignale PS, PS' zu erhalten, wird ein Intervall, z. B. ein Zeitfenster oder Zeitbereich, vorgegeben. Dabei umfaßt das Intervall beispielsweise einen Zeitbereich von 0 s bis 4 s. Alle innerhalb des Intervalls er­ faßten Prozeßsignale werden als aktuell erfaßte Prozeßsignale PS interpretiert. Diese Prozeßsignale PS sind weder verzögert noch verspätet auf dem Bussystem 15 übertragen worden.

Die außerhalb des Intervalls erfaßten Prozeßsignale PS werden demgegenüber als verzögerte Prozeßsignale PS' interpretiert. Derartige verzögerte Prozeßsignale PS' sind nachübertragen oder verspätet.

Die über das Bussystem 15 übertragenen Prozeßsignale PS wer­ den dem Prüfmodul 21 zugeführt. In dem Prüfmodul 21 wird für jedes Prozeßsignal PS anhand seines Zeitmerkmals überprüft, ob der Zeitpunkt der Erfassung des Prozeßsignals PS innerhalb oder außerhalb des Intervalls liegt. Dazu wird das jeweilige Zeitmerkmal des Prozeßsignals PS mit dem Intervall vergli­ chen.

Jene Prozeßsignale PS mit einem innerhalb des Intervalls lie­ genden Zeitmerkmal werden unverzüglich ohne Sortierung in dem ersten Speicher 22 hinterlegt. D.h., diese Prozeßsignale PS sind aktuell erfaßte Prozeßsignale PS, die von dem ersten Speicher 22 direkt an das Ausgabemodul 26 zur Meldeprotokol­ lierung übertragen werden.

Jene Prozeßsignale PS', die außerhalb des Intervalls erfaßt worden sind oder deren Erfassungszeitpunkte länger als das Intervall zurückliegen, werden dem zweiten Speicher 24 zuge­ führt. Die Prozeßsignale PS sind zeitlich verzögerte oder nachübertragene Prozeßsignale PS'.

In dem zweiten Speicher 24 werden die verzögerten Prozeßsi­ gnale PS' entsprechend ihren Zeitmerkmalen sortiert. Dabei werden je nach Anforderung zum einen die verzögerten Prozeß­ signale PS' mit gleichem Zeitmerkmal zu einer Prozeßsignal­ gruppe PG zusammengefaßt. Zum anderen können verzögerte Pro­ zeßsignale PS' auch über ein vorgebbares Zeitfenster zu Pro­ zeßsignalgruppen PG zusammengefaßt werden. Als Kriterium wird dazu der Zeitpunkt der Erfassung der verzögerten Prozeßsi­ gnale PS' herangezogen. Die verzögerten Prozeßsignale PS', deren Zeitpunkt der Erfassung innerhalb des Zeitfensters liegt, werden dann zu einer Prozeßsignalgruppe PG zusammenge­ faßt. Jeder Prozeßsignalgruppe PG wird eine das Zeitmerkmal oder das Zeitfenster charakterisierende Kennung zugeordnet.

In dem Archivspeicher 30 wird zum einen die Kennung für die im zweiten Speicher 24 zusammengefaßten Prozeßsignalgruppen PG hinterlegt. Zum anderen werden die Prozeßsignalgruppen PG in Form einer "Lost-And-Found-Datei" in dem Archivspeicher 30 abgespeichert.

Separat dazu werden die im ersten Speicher 22 hinterlegten Prozeßsignale PS in Form einer Prozeßdatendatei in dem Ar­ chivspeicher 30 hinterlegt. Analog zu den verzögerten Prozeß­ signalen PS' können die aktuellen Prozeßsignale PS ebenfalls anhand ihrer Zeitmerkmale für ein vorgebbares Zeitfenster zu Prozeßsignalgruppen PG zusammengefaßt werden.

Bei einer Analyseanforderung für einen vorgebbaren Zeitbe­ reich werden die in der Lost-And-Found-Datei hinterlegten verzögerten Prozeßsignale PS' anhand der Kennung aus dem Ar­ chivspeicher 30 ausgelesen und dem Analysemodul 32 zugeführt. Dabei werden nur jene verzögerten Prozeßsignal PS' ausgele­ sen, deren Kennung und demzufolge deren Erfassungszeitpunkt mit dem vorgebbaren Zeitbereich für die Analyse übereinstim­ men. Darüber hinaus werden die für diesen Zeitbereich aktuell erfaßten Prozeßsignale PS aus der Prozeßdatendatei ausgelesen und ebenfalls dem Analysemodul 32 zugeführt.

Die selektierten verzögerten Prozeßsignale PS' werden an­ schließend in dem Analysemodul 32 in die ausgelesenen Prozeß­ signale PS zeitfolgerichtig einsortiert und in Form eines chronologischen Prozeßsignalstromes dargestellt oder ausgege­ ben. Die Prozeßsignale PS, die innerhalb des Intervalls in den ersten Speicher 22 hinterlegt wurden, werden dabei in der vorhandenen Reihenfolge dargestellt.

Bedingt durch die Speicherung und Sortierung der zeitlich verzögerten oder nachübertragenen Prozeßsignale PS' in dem zweiten Speicher 24 erfolgt zeitunabhängig und schnellstmög­ lich die Meldeprotokollierung der in dem ersten Speicher 22 hinterlegten Prozeßsignale PS auf das Ausgabemodul 26. Da­ rüber hinaus ist insbesondere durch die Hinterlegung von nur relevanten verzögerten Prozeßsignalen PS' in den zweiten Speicher 24 eine besonders effektive Speicherauslastung sowie eine besonders schnelle Sortierung dieser verzögerten Prozeß­ signale PS' gewährleistet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verarbeitung von Prozeßsignalen (PS, PS') einer technischen Anlage, insbesondere eine einer Kraftwerksan­ lage, von denen jedem ein den Zeitpunkt seiner Erfassung cha­ rakteristisches Zeitmerkmal zugeordnet ist,

• - bei dem für jedes Prozeßsignal (PS, PS') anhand seines zu­ gehörigen Zeitmerkmals geprüft wird, ob das Prozeßsignal (PS, PS') innerhalb eines vorgebbaren Intervalls vor der Prüfung erfaßt wurde,
• - bei dem die innerhalb des Intervalls erfaßten Prozeßsignale (PS) in einem ersten Speicher (22) hinterlegt werden, und
• - bei dem die außerhalb des Intervalls erfaßten Prozeßsignale (PS') als verzögerte Prozeßsignale (PS') in einem zweiten Speicher (24) hinterlegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die im zweiten Speicher (24) hinterlegten verzögerten Prozeßsignalen (PS') anhand der jeweils zugehörigen Zeitmerk­ male zeitfolgerichtig sortiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Anzahl von Prozeßsignalen (PS, PS'), deren Zeit­ punkt ihrer Erfassung innerhalb eines vorgebbaren Zeitfen­ sters liegt, gemeinsam in einem Archivspeicher (30) als Pro­ zeßsignalgruppe (PG) hinterlegt werden.

4. Verfahren nach einem der Anspruch 3, bei dem jeder Prozeßsignalgruppe (PG) eine das Zeitfenster charakterisierende Kennung zugeordnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem aus den Prozeßsignalen (PS) und aus den Prozeßsignal­ gruppen (PG) anhand des jeweiligen Zeitmerkmals bzw. der Ken­ nung ein chronologisch geordnetes Analyseprotokoll erzeugt wird.

6. Verarbeitungssystem für Prozeßsignale (PS, PS') einer technischen Anlage, insbesondere einer Kraftwerksanlage, mit einem Prüfmodul (21), an den ein erster Speicher (22) zur Speicherung von Prozeßsignalen (PS) und ein zweiter Speicher (24) zur Speicherung von verzögerten Prozeßsignalen (PS') an­ geschlossen sind.

7. Verarbeitungssystem nach Anspruch 6, bei dem an den ersten Speicher (22) ein Ausgabemodul (26) zur Meldeprotokollierung angeschlossen ist.

8. Verarbeitungssystem nach Anspruch 6 oder 7, bei dem an den zweiten Speicher (24) ein Archivspeicher (30) zum Archivieren von aus den verzögerten Prozeßsignalen (PS') gebildeten Prozeßsignalgruppen (PG) angeschlossen ist.

9. Verarbeitungssystem nach Anspruch 8, bei dem ein Analysemodul (32) zur Erstellung eines chronolo­ gischen Archivprotokolls aus den Prozeßsignalen (PS, PG) vor­ gesehen ist.