DE2747740C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung für die Regelung eines komplexen industriellen Prozesses nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiger Prozeß umfaßt eine große Anzahl von zu regelnden Prozeßbedingungen, wie Temperatur, Strömungs- oder Durchsatzmenge und dgl., und eine Anzeigevorrichtung sollte einer den Prozeß überwachenden Person verständliche Informationen zur Erleichterung der Regelung des Prozesses bieten.

Vorrichtungen für die industrielle Prozeßregelung, im folgenden einfach als Regelvorrichtungen bezeichnet, wurden im Laufe der Jahre von vergleichsweise einfachen Einzelreglern für die jeweiligen Prozeßbedingungen zu sehr großen integrierten Systemen unter Verwendung von Digitalverarbeitungsgeräten entwickelt. Mit zunehmender Komplexität ergab sich ein immer größerer Bedarf für die Gewinnung von Prozeßinformationen auf effektivere Weise, um diese Informationen durch die Prozeßoperatoren besser ausnützen zu können. Komplizierte Regelvorrichtungen verwendeten üblicherweise große Schalttafeln mit einer Länge im Bereich von etwa 10 m, wobei die Prozeßinformationen und Operator-Regelelemente an verschiedenen Stellen längs der Schalttafel angeordnet sind.

Es wurde erkannt, daß eine solche verteilte Anordnung mit großen Nachteilen behaftet ist. Aus diesem Grund wurden bereits verschiedene Systeme vorgeschlagen, bei denen die Informationen bzw. Anzeige- und Regelelemente wirksamer zusammengefaßt sind. Eine derartige Konstruktion ist z. B. in der US-PS 39 71 000 beschrieben. Obgleich derartige Vorrichtungen einen wesentlichen technischen Fortschritt bedeuten und ganz spezielle Vorteile bieten, hat es sich dennoch gezeigt, daß weitere Verbesserungen nötig sind, um den Anforderungen der Verfahrensindustrie zu entsprechen, insbesondere dem Bedarf für effektivere "Mensch/ Prozeß-Schnittstellen".

Weiterhin ist aus "Siemens-Zeitschrift" 50 (1976) Heft 6, Seiten 363 bis 370, ein Automatisierungssystem für verfahrenstechnische Prozesse bekannt, bei denen Daten in unterschiedliche Klassen eingeteilt sind. Hierzu werden in einem ersten Bereich eines Schirmes Daten als Hinweis auf vorliegende Störungen, die Bezeichnungen der gestörten Überwachungs- bzw. Regelkreise und die Nummern gestörter Steuerungen angezeigt. In einem zweiten Bereich werden die Nummern der Steuerungen ausgegeben, die auf ein Quittieren warten. In einem dritten Bereich werden dynamische Daten angegeben, während ein vierter Bereich zur Anzeige der über eine Tastatur eingegebenen Informationen dient.

Aus "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 16, Nr. 2, Juli 1973, Seiten 575, 576 ist es bekannt, bei einer Anzeigevorrichtung die Beschriftung von Tasten abhängig von der gewünschten Anwendung austauschbar zu machen und diese Tasten bestimmten Bereichen der Anzeigevorrichtung zuzuordnen.

Aus der AT-PS 3 33 059 ist schließlich noch ein Eingabegerät für eine Datenverarbeitungsanlage bekannt, bei dem ebenfalls Tasten bestimmten Bereichen einer Anzeigeeinrichtung zugeordnet sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine schnelle und genaue Regelung eines komplexen industriellen Prozesses durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 8.

Die Anzeigevorrichtung umfaßt mindestens ein Bedienungspult mit einer Elektronenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung o. dgl., die unter der Steuerung mittels eines Tastenfelds durch einen Speicherprogramm-Digitalprozessor angesteuert wird. Der Prozessor ist über eine Übertragungsleitung mit Schnittstellen verbunden, welche die Daten zwischen dem Prozessor und üblichen Prozeßregelgeräten übertragen, etwa Analogreglern, Bedingungs- bzw. Regelgrößenfühlern, Prozeßventilen und dgl. Signale, welche die Zustände der Prozeßregelgeräte sowie die Prozeßregelgrößen usw. darstellen, werden regelmäßig zu einem Prozessor durchgeschaltet, welcher damit in seinem Speicher eine verständliche Zusammenfassung der für den Prozeß gültigen Daten enthält. Ein Operator kann am Schaltpult mittels des Tastenfelds auf der Elektronenstrahlröhre eine beliebige einer großen Gruppe von speziellen Anzeigen darstellen und dadurch eine Zusammenfassung der für den Prozeß gültigen Informationen oder detailliertere Informationen auf verschiedenen Ebenen für verschiedene Abschnitte des Prozesses liefern. In Verbindung mit bestimmten, speziellen Elektronenstrahlröhren-Anzeigen kann der Operator auch Prozeßparameter durch Betätigung des Tastenfelds beeinflussen.

Diese Funktionen werden durch auf ganz spezielle Weise gesteuerte Mensch/Prozeß-Schnittstellen unter Zugrundelegung einer speziellen Beziehung zwischen den Elektronenstrahlröhren-Anzeigen und den Funktionen des Tastenfelds durchgeführt. Das Tastenfeld des Schaltpults umfaßt eine Gruppe von sog. Freifunktionstasten, die unbeschriftet sind und die Funktionen durchführen, die durch die spezielle, auf der Elektronenstrahlröhre dargestellte Anzeige bestimmt werden. Die von einer dieser Tasten auszuführenden Funktion ist durch an der Unterkante des Bildschirms (der Elektronenstrahlröhre) erscheinende Symbole identifiziert, welche physikalisch auf die Positionen der betreffenden Tasten bezogen sind. Das Tastenfeld enthält zudem Festfunktionstasten zur Durchführung fester, zugeordneter Funktionen, die durch die Art der jeweiligen Bildschirm-Anzeige nicht geändert werden. Das Tastenfeld bietet einen schnellen Zugriff zu einer Gesamtanordnung von Befehls-, Anzeige-, Überwachungs-, "Hochrechnungs-", Alarmerkennungs- und verwandten Funktionen.

Die durch die Elektronenstrahlröhren- bzw. Bildschirm-Anzeige angegebene Zuordnung einer Freifunktionstaste (im folgenden auch als "variable Taste" bezeichnet) bezeichnet eine dem Operator zur Verfügung stehende Aktion. Unbezeichnete oder nicht zugeordnete Tasten werden durch die Arbeitsweise des Prozessors automatisch deaktiviert, so daß "unzulässige" Operatoreingriffe verhindert werden. Dieses Merkmal ist äußerst wichtig zur Verhinderung von Fehlern des Operators, die schwere Schäden nach sich ziehen können.

Die auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung identifizierten, verfügbaren Tastenfeldfunktionen dienen auch als Zeichenposten für den Operator, um ihm einen schnellen Überblick über die Möglichkeiten zu bieten, die er 1. bei der Suche zusätzlicher oder weiterer Informationen oder 2. bei der Durchführung entsprechender Regelmaßnahmen, etwa durch Einstellung der jeweils richtigen Prozeßparameter, hat. Der Operator braucht sich die Lage einer großen Zahl von "zugeteilten" Tasten nicht zu merken, vielmehr führt ihn die Anzeige selbst in vorgeplanter Weise. Hierdurch wird nicht nur bei der Behebung von Anlagen-Notfällen kritische Zeit eingespart, sondern auch das Eigentraining der Operatoren in einer minimalen Zeit begünstigt.

Im Prozessorspeicher ist ein spezialisierter und umfassender Satz von Bildschirm-Anzeigen untergebracht, von denen jede nach Bedarf durch den Operator abrufbar ist. Diese Anzeigen werden in hierarchischer Weise oder in einer Rangordnung entwickelt, wobei die höchste Ebene eine Gesamtanlageninformation, die nächste Ebene eine speziellere Information bezüglich einzelner Bereiche der Anlage, eine dritte Ebene eine noch detailliertere Information bezüglich Gruppen einzelner Prozeßregelschleifen und eine vierte Ebene spzialisierte Daten über einzelne Regelschleifen in einer ausgewählten Gruppe darstellen.

Die Wechselwirkung des Operators mit dem Prozeß erfolgt durch Einstellung der Prozeßregelschleifen-Parameter. Diese Parameter (Regelgrößen) können etwas willkürlich als in drei Kategorien fallend angesehen werden: 1. Primäre Regelparameter, welche indirekt den Ausgang von den Reglern zum Prozeß beeinflussen (z. B. Sollwert, Verhältnis, Vorspannung); 2. direkte Regelung der Ausgänge zu den Verfahrens-Stellgliedern (Ventilen), welche den Regler umgehen (z. B. manueller Ausgang, Kontakt); und 3. vom Operator benutzte Bezugswerte zur Anzeige der Größe der Regelleistung oder Normalität (Alarmgrenzwerte, Ausgangs-Zeiger).

Die Festlegung oder Einstellung der Prozeßparameter wird durch Betätigung des Freifunktionstastenfelds in Verbindung mit "Regelschleifen"-Anzeigen auf der Elektronenstrahlröhre erreicht. Obgleich auf letzterer Daten für eine Anzahl von Regelschleifen gleichzeitig angezeigt werden müssen, kann das Tastenfeld zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt nur einer Regelschleife zugeordnet werden, um an dieser Parametereinstellungen vorzunehmen. Alle sowohl kontinuierlich als auch diskret geänderten Werte von diesem Tastenfeld werden auf dem Bildschirm als tatsächliche, von den jeweiligen Reglern gelieferte Anzeigen und nicht als zu den Reglern gesandte Werte wiedergegeben. Eine Hochschalttechnik wird zur schrittweisen Änderung aller Werte oder Größen angewandt, wodurch große, fehlerhafte Änderungen aufgrund von Eingabefehlern des Operators oder Störsignalen im System vermieden werden.

Wie im folgenden noch deutlicher werden wird, gewährleistet die Anzeigevorrichtung eine höchst flexible, d. h. anpassungsfähige Anzeige, die ausschließlich auf die wirksame und wirtschaftliche Behandlung der Prozeßinformationen abgestellt ist. Unter Anwendung bemerkenswert einfacher Tastenfeldbetätigungen wird dem Operator die richtige Information zur richtigen Zeit geboten, wobei ihm die geistige Verarbeitung dieser Information und die schnelle Reaktion darauf erleichtert werden.

Funktionsmäßig schafft die zu beschreibende Anzeigevorrichtung alles, und noch mehr, was mit dem Schalttafel-Anzeigeteil einer normalen Regelanlage möglich ist. Sie faßt die Informationen bezüglich des Prozesses zusammen, zeigt alle Einzelheiten an, die der Operator sehen muß, und bietet die Möglichkeit, die Prozeßveränderlichen zu beeinflussen. Anstatt die gewohnten, in die Schalttafel eingebauten Skalenflächeninstrumente zu verwenden, benutzt die Vorrichtung einen Video-Bildschirm und ein einfaches Tastenfeld, welches es dem Operator ermöglicht, mit dem Prozeß in Verbindung zu treten. Auf diese Weise kann der Operator den Prozeßablauf wirksam regeln, ohne sich von einer Schaltpultstelle zur anderen bewegen zu müssen.

In gewisser Weise stellt die Elektronenstrahlröhren-Anzeige der Vorrichtung das Operator-"Fenster" zum Prozeß dar, so daß er alle Vorgänge verfolgen kann und dadurch in der Durchführung seiner Korrekturmaßnahmen unterstützt wird. Der Prozeß selbst wird dabei durch übliche, in ein Regal oder Gestell eingebaute elektronische Geräte geregelt. Diese Einheiten übernehmen die Eingang/Ausgangs-, Regel- und Rechnerfunktionen der Anlage. Die Zweiwege-Verbindungen zwischen der Analogausrüstung und der Elektronenstrahlröhren-Anzeige werden durch eine sechsadrige Datenschnelleitung gehandhabt, aufgrund welcher die beiden Ausrüstungsteile bis zu etwa 1525 m voneinander entfernt sein können.

Die funktionellen Fähigkeiten der Anlage umfassen folgende Einzelheiten: Anzeige von Meßwerten, Sollwerten, Alarmgrenzwerten und verwandten Prozeßregelgrößen; Durchführung der Alarmgabe und der Alarmzustand-Registrierung sowie Zugang zu vollen Prozeßregelmöglichkeiten, wie Sollwerteinstellung und -umschaltung, manuelle Ausgangsregelung und andere herkömmliche Operatorfunktionen. Diese Anlage ersetzt außerdem die üblichen Operator-Bedienungselemente, wie Alarmlampen, Skalen- oder Ziffernplatten, Spezialanzeigegeräte, Drucktasten, Schalter, Stellräder und andere Schaltpult-Regelelemente.

Bei einigen der vorgeplanten Elektronenstrahlröhren-Anzeigen werden einzelne Prozeßregelschleifen in Form von graphischen Flächendarstellungen herkömmlicher Regler wiedergegeben, um dem Operator eine bequeme Bezugnahme auf ihm vertraute Werte und Symbole zu bieten. Die graphischen Flächendarstellungen werden ihrerseits durch angereicherte Informationen ergänzt, die technische Maßeinheiten, Regelschleifenmarkierungen, Sollwerte, Alarmpunkte und automatisch/- manuelle Regelschleifenzustandsangaben umfassen. Neben der Förderung eines schnellen Ansprechens helfen diese ergänzenden Informationen dem Operator beim Ausfüllen von Protokollen und Schichtberichten Zeit zu sparen.

Die meisten Prozeßanlagen sind pyramidenförmig logisch von allgemeinen zu spezifischen Arbeitspegeln unterteilt. Die vorliegende Vorrichtung ist auf ähnliche Weise angeordnet, wobei eine Anzeigerangordnung so ausgelegt ist, daß sie den Operator schnell von einer allgemeinen Alarmfeststellung unmittelbar zu der speziellen, den Alarm verursachenden Regelschleife führt.

Am oberen Ende der Anzeigerangordnung befinden sich Prozeßanlagen-Ebenenanzeigen, welche die Gesamtoperationen der Anlage oder eines Hauptteils der Anlage unter der Regelung eines einzigen Operators zusammenfassen. Typischerweise sind die Anlagennebenanzeigen in acht Sektoren unterteilt, um den Operatoren Alarmbedingungen oder Zugriffsinformationen an einer beliebigen der 64 möglichen, an der Anlagenanzeige aufgeführten Gruppen auffinden zu lassen.

Bereichsebenenanzeigen bilden die nächste Ebene der Betriebseinzelheiten. Diese umfassen sowohl eine Bereichsalarmgesamt- (AAS) als auch eine sog. Bereichs-Vollwertflächen-Anzeige (AFF). Für jeden der acht in der Anlagenanzeige angegebenen Sektoren ist je eine Anzeige jedes Typs vorgesehen. Die Alarmsummen oder -zusammenfassungen intensivieren und beschleunigen die Regelschleifenmarkenzahl für jede der acht in einer Gruppe enthaltenen Regelschleifen, die einer Aufmerksamkeit des Operators bedürfen. Die Bereichs-Vollwertflächenanzeigen bieten graphische Meßwerte und Sollwertangaben, welche den auf der Bereichsalarmzusammenfassung angegebenen Regelschleifen entsprechen.

Die dritte Ebene enthält Gruppenanzeigen, die graphische und alphanumerische Informationen, im Streben nach einer Instrumenten-Skalenscheibe, für jede einzelne von bis zu acht Regelschleifen kombinieren. Digitaldaten bieten genaue Werte für Veränderliche, die in graphischer Form erscheinen, während graphische Bewegungen relative Änderungen von überwachten Veränderlichen darstellen.

In der detailreichsten Ebene bietet die Regelschleifenanzeige Vollwert-Skalenscheibenanzeigen für alle in einer beliebigen Gruppenebenenanzeige aufgeführten Regelschleifen. Wenn ein Operator die Betriebsparameter unter Benutzung der Freifunktionstasten des Tastenfelds ändert, wird der Digitalteil dieser Regelschleifenanzeige (als "Seite" bezeichnet) für den beeinflußten Wert verstärkt oder intensiviert. Die den Freifunktionstasten zugewiesene Bedeutung wird an der Unterseite des Bildschirms angezeigt, so daß nur diejenigen Regelschleifenoperationen ermöglicht werden, die vom Operator ausgeführt werden können. Während der Vornahme von Einstellungen an einer Regelschleife kann der Operator die Auswirkungen dieser Einstellungen auf andere Regelschleifen derselben Gruppe überwachen.

Gruppen von Regelschleifen können in Anpassung an die Prozeßerfordernisse logisch gruppiert sein, und kritische, mehreren Prozeßeinheiten gemeinsame Regelschleifen können in jeder gewünschten Zahl verschiedener Anzeigen enthalten sein. Es besteht also bei weitem keine Notwendigkeit dafür, daß der Operator von einer Anzeige auf die andere umschaltet, um festzustellen, wie eine kritische Regelschleife durch die an einer anderen Regelschleife vorgenommenen Einstellungen beeinflußt wird. Die in jeder Regelschleifenanzeige enthaltenen, ergänzenden Digitaldaten sind an sich genauer, so daß der Operator die Parameter mit engeren Toleranzen ablesen und einstellen kann. Außerdem bedeuten weniger mechanische und elektronische Bauteile in der Regelschleifen- Meßanzeige größere Genauigkeit und Zuverlässigkeit sowie geringere Drift.

Mit einem effektiven Alarmsteuersystem der zu beschreibenden Art können den Operatoren frühzeitige Warnungen für bevorstehende Störungen gegeben werden, wodurch schnelle Gegenmaßnahmen ermöglicht und unnötige Stillsetzungen der Anlage vermieden werden. Die Vorrichtung besitzt eine eingebaute Alarmsteueranlage solcher Auslegung, daß sie eine frühzeitige Erkennung von Verfahrensstörungen, eine Mindestansprechzeit der Operatoren und eine einwandfreie Operator- Reaktion gewährleistet. Dies ermöglicht eine Vorausplanung dahin gehend, wie die Operatoren auf Notfälle reagieren werden.

Über dem Bildschirm für den Operator ist eine Alarmlampentafel angebracht, die eine sofortige Anzeige von in irgendeinem Bereich der Prozeßanlage bestehenden Alarmzuständen liefert. Sobald der Operator seine Aufmerksamkeit auf den Bereich richtet, in welchem der Alarm ausgelöst wurde, führen ihn blinkende, verstärkte Videoanzeigen schnell zur speziellen, vom Alarm betroffenen Regelschleife. Eine automatische Alarmbestätigung erfolgt, sobald der Operator die betreffende Regelschleife herausgreift. Hierauf können die entsprechenden Tastenfeldbetätigungen zur Behebung des Alarmzustands vorgenommen werden. Alarmanzeigen in kritischen Anlagenbereichen werden durch ein hörbares Signal besonders hervorgehoben, wodurch schnelle Gegenmaßnahmen durch den Operator gewährleistet werden.

Alle Anlagenalarmanzeigen können automatisch auf einem wahlweise vorgesehenen Alarmprotokollschreiber protokolliert werden. Hierdurch spart der Operator in Notfällen Zeit, wobei Schichtwechsel-Gesamtberichte angefertigt werden können und eine zweckmäßige Aufzeichnung der Alarmdaten für spätere Verwendung möglich ist. Darüber hinaus liefert eine wahlweise vorgesehene, direktgeschaltete Alarmlampentafel eine Daueralarmanzeige bei Stillsetzung des Systems.

Ein gültiges oder richtiges Ansprechen auf einen Alarm führt zu einer Änderung der Anzeigen auf der Anzeigeeinrichtung, zu einer Änderung des Zustands der Alarmlampen und zu einem Abschalten des Alarmhorns. Die Anlage setzt jedoch nach der Bestätigung die Alarmanzeige und -bezeichnung bis zu dem Zeitpunkt fort, zu welchem die Verfahrensbedingung berichtigt worden ist. Zu diesem Zeitpunkt löscht das Alarmsystem die Alarmanzeige, und der Alarmdrucker zeichnet die Alarmlöschung auf. Jeder neue Alarm durchläuft bei seinem Auftreten dieselben Alarmgabeschritte.

Es stehen zwei Arten von Trendmeldungen zur Verfügung, nämlich einmal eine Echtzeitmeldung und zum anderen eine historische Meldung. Die Trends werden entweder auf dem Bildschirm oder durch Stiftschreiber wiedergegeben. Die Echtzeitdaten können entweder in Viertel- oder in Halbbildschirmformaten angezeigt werden, wobei jede Veränderliche in einem von 0-100% reichenden Bereich angezeigt wird. Die Trends werden dabei alle 6 s auf den neuesten Stand gebracht. Die Daten können dabei auch gleichzeitig durch wahlweise vorgesehene Schreibstift-Trendschreiber aufgezeichnet werden, zu denen ein Zugriff mit Hilfe von Festfunktionstasten leicht möglich ist. Für historische Trendbestimmung und -aufzeichnung enthält die Vorrichtung ein Speichersystem, das kurzfristig (bis zu 24 Stunden) bis zu 200 Verfahrensmeßdaten behält. Die Daten werden auf einer (Magnet-)Platte gespeichert und können jederzeit abgerufen werden. Die Ablesung bzw. Darstellung kann im Viertel- oder Halbbildschirmformat erfolgen; wahlweise können auch historische Daten zur Ansteuerung von Stiftschreibern benutzt werden.

Für kontinuierliche Anlagen-Überwachungsfunktionen liefert eine "Anlagenüberblick-Abweichanzeige" eine normalisierte graphische Balkenanzeige der Meß- oder Istabweichung vom Sollwert an über die Anlage hinweg verteilten Stellen. Diese Anlage gibt dem Operator einen bequem verfügbaren Überblick über den Status bzw. Betriebszustand der Anlage sowie eine frühzeitige Warnung vor bevorstehenden Alarmzuständen.

Es ist möglich, die Anzeigen so auszulegen, daß eine optimale Verfahren/Operator-Wechselwirkung erreicht wird; außerdem können die Anzeigen jederzeit umgeordnet werden. Die Anzeigestrukturen und -parameter können sowohl in Form als auch in Bedeutung modifiziert werden, wozu es nicht nötig ist, Stahlblech zu schneiden, Neuverdrahtungen durchzuführen oder neue Instrumente einzusetzen. Beispielsweise beim Anfahren, wenn Meßwerte und Ausgangssignale wichtiger sind als Alarmanzeigen, kann die Betonung der Anzeige auf diese Veränderlichen gelegt werden. Wenn dann die Anlage angefahren ist und gleichmäßig arbeitet, kann die Betonung oder Hervorhebung schnell und einfach auf die Alarmanzeige umgeschaltet werden. Außerdem können an den gewünschten Stellen einfach und kostensparend zusätzliche Verfahrensregelschleifen hinzugefügt werden.

Herstellung und Einbau der Schalttafel entfallen vollständig, ebenso wie die bei den bisherigen Anlagen mit Schalttafel erforderliche, umfangreiche Verdrahtung. Verdrahtungsfehler werden ausgeschaltet, und die Zusammenschaltung ist einfacher. Die Vorrichtung nimmt nur einen Bruchteil des bei den bisherigen Schalttafeln erforderlichen Raums ein, so daß die Kontrollraumgebäude kleiner sein können. Außerdem entfällt der Wartungsaufwand für die Schalttafel und die Instrumente.

Ein getrenntes Ingenieur-Tastenfeld ist unmittelbar mit dem Operator-Schaltpult gekoppelt. Unter Verwendung des ASCII-Datenformats wird dieses Tastenfeld hauptsächlich am Einsatzort für die Bildung und Beeinflussung der Verfahrensdatenbasis benutzt. Eine Verfahrensanlagen-Datenbasis wird mittels des Ingenieur-Tastenfelds in Verbindung mit den Operator-Tastenfeldern entwickelt. Diese, für jedes Anlagenverfahren einmalige Datenbasis enthält Informationen, welche Sollwerte, Verhältnisse, Vorspannwerte und andere überwachte Abgriffpunkte bestimmen. Einmal festgelegt, kann die Datenbasis im Normalbetrieb der Anlage nach Bedarf modifiziert werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Anzeigevorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Einzelheiten des Operator-Schaltpults bei der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3A, 3B und 3C genauere Darstellungen des Schaltpults sowie typischer Bezeichnungen für das Freifunktionstastenfeld,

Fig. 4, 4A bis 4G schematische Darstellungen der Anzeigerangordnung von Anlagen-, Bereichs- und Gruppenebenenanzeigen,

Fig. 5 ein Symbolschlüssel für die Schaltbilder mehrerer folgender Figuren,

Fig. 6 eine schematische dreidimensionale Darstellung der Anzeige-Zugriffkonstruktion,

Fig. 7 ein Flußdiagramm für Bereichsvollwert-Skalenscheiben- Auswahl und -Betrieb,

Fig. 8 ein Flußdiagramm für Gruppenvollwert-Skalenscheiben- Auswahl und -Betrieb,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer typischen Verfahrensregelschleifenkonfiguration der als "Operatoreinstell-Regelschleife" bezeichneten Art,

Fig. 10 eine Skalentafel für "Operatoreinstell-Regelschleife" mit verschiedenen Digitalseiten,

Fig. 11 eine schematische Darstellung des Wähl- und Operationsschemas bei einer "Operatoreinstell-Regelschleife" bei der Wiedergabe der Digitalseite für die Primärparameter,

Fig. 12 ein Diagramm, welches den Auswahl- und Operationsfluß für eine "Operator-Setzschleife" angibt, wenn die Digitalseiten für die Alarmgrenzen dargestellt werden,

Fig. 13 ein Diagramm, welches den Auswahl- und Operationsfluß für eine "Operator-Setzschleife" angibt, wenn die Digitalseite für die Ausgangsspeicherzeiger dargestellt wird,

Fig. 14 eine Tabelle der Symbole für das Änderungstastenfeld für die verschiedenen Bedingungen der Arbeitsweise mit einer "Operatoreinstell-Regelschleife" und

Fig. 15 eine Elektronenstrahlröhren-Anzeige und den entsprechenden Tastenfeldstatus in einer bestimmten Stufe der Operationsfolge.

Die in Fig. 1 allgemein dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Operator-Schaltpult 100 mit einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung 102 und einem zugeordneten Operator-Tastenfeld 104. Unter dem Pult 100 befindet sich eine Datenverarbeitungseinheit 106 mit im Zusammenwirken mit dem Tastenfeld 104 wirksamen Einrichtungen zur Steuerung der vom Bildschirm (der Elektronenstrahlröhre) wiedergegebenen Bilder auf noch näher zu erläuternde Weise. Das Schaltpult 100 ist mit der entfernt gelegenen elektronischen Regelausrüstung 110 über eine sechsadrige Übertragungs(schnell)leitung 108 verbunden, welche die Digitaldaten in Form von Reihenimpulsen in beiden Richtungen überträgt.

Die Regelausrüstung 110 und die Leitung 108 können von an sich bekannter Art sein, wie sie z. B. in der US-PS 37 60 374 dargestellt ist. Diese Ausrüstung beinhaltet Regler zur Erzeugung zweckmäßiger Regelsignale für entsprechende Verfahrensventile 112 sowie Kopplungsanordnungen zur Umsetzung zwischen den Analogsignalen für die Verfahrensventile und den über die Leitung 110 gelieferten Digitalsignalen. Jede Kopplungseinheit dient effektiv als Tochtereinheit für eine Gruppe von Reglern, um diesen Sollwertsignale zu liefern und Statussignale, wie Meß- oder Istwerte des Zustands usw. abzunehmen. Die Kopplungseinheit liefert Änderungssignale für den Sollwert, Reglerausgangssignale und Automatik/Manuell- Status zurück. Der geregelte Prozeß kann ein beliebiger mit einer großen Zahl verschiedener Regelgrößen, wie Flüssigkeitsströmung, Temperatur usw., sein, die auf vorbestimmten Werten gehalten werden sollen.

Das Schaltpult 100 kann auch an der rechten Seite der Elektronenstrahlröhre bzw. des Bildschirms 102 ein Alarmpult mit einem Satz von Systemsicherheits-Alarmeinrichtungen 114 und einem umfassenderen Satz von Verfahrens-Alarmeinrichtungen 116 aufweisen. Über dem Bildschirm ist außerdem ein Satz von Bereichs-Alarmeinrichtungen 118 angeordnet. Dieser Satz umfaßt acht Alarmanzeiger, entsprechend den (maximal) acht Anlagenbereichen. Diese Alarmanzeiger signalisieren einen Alarmzustand (Abweichung, Absolutwert oder falsche Eingabe) in einer oder mehreren Regelschleifen des betreffenden Anlagenbereichs.

Gemäß Fig. 2 weist die Datenverarbeitungseinheit 106 einen Zentralprozessor 120 auf, der an der linken Seite über eine Kommunikationskanal-Logikeinheit 122 und einen Treiber/Empfänger 124 mit der Übertragungsleitung 108 verbunden ist und welcher die Abfragesignale periodisch zu dieser Leitung liefert und seinerseits Signale empfängt, welche den Status einer sehr großen Zahl verschiedener Kategorien von Ausrüstungen und Messungen angeben, etwa die Größen der Verfahrensbedingungen, die Augenblicksgrößen der Regel-Sollwerte, den Status der EIN/AUS-Regelelemente usw. Der Prozessor 120 überträgt außerdem Regelsignale über die Leitung 108, etwa Signale zur Änderung der Größen ausgewählter Sollwerte oder zur Änderung der Ausgangssignale von Analogreglern im "Handsteuer"-Zustand.

Der Zentralprozessor 120 ist außerdem an eine Vielbit-Datenschiene 130 angekoppelt, die unter Prozessorsteuerung eine Verbindung zu einer Vielzahl anderer Teile der Anlage und des Schaltpults herstellt. Die Datenschiene verläuft beispielsweise zu einer Elektronenstrahlröhren-Treiberschaltung 132 und zu einem zugeordneten Elektronenstrahlröhren-Graphikgenerator 134, welche Elektronenstrahlröhren-Treibersignale zu zwei Elektronenstrahlröhren-Anzeigen 102, 138 liefern. (Die zweite Elektronenstrahlröhre 138 ist in Fig. 1 nicht dargestellt, weil sie keinen wesentlichen Teil der Vorrichtung bildet; in Fig. 2 ist sie dagegen zur Veranschaulichung der Anpaßbarkeit der Vorrichtung an unterschiedliche Einsatzerfordernisse dargestellt, wobei die Vorrichtung ohne weiteres durch zusätzliche Anzeigen ergänzt werden kann.) Die Datenschiene 130 führt außerdem zu einer Schaltpult-Kopplungseinheit 140, die ihrerseits mit folgenden Teilen in Verbindung steht: 1. Operator-Tastenfelder 104, 142 an den betreffenden Anzeigeeinheiten, 2. Bereichs- Alarmeinrichtungen 118, 144 an diesen Einheiten, 3. Anlagensicherheitsanzeiger 114, 146 an diesen Einheiten und 4. Warnhörner 146, 148 an den Anzeigeeinheiten.

Weiterhin ist die Datenschiene 130 mit drei weiteren elektronischen Kopplungseinheiten 150, 152 und 154 für 1. einen Stiftschreiber 156, 2. einen Drucker 158 und 3. ein ASCII- Ingenieur-Tastenfeld verbunden. Eine Magnetplatteneinheit 160 und ein zugeordneter Plattenregler 162 sind ebenfalls mit der Datenschiene 130 gekoppelt, um verschiedene Hilfsfunktionen zu ermöglichen, einschließlich Speicher-Wiedereingabe, Datenbasiskonfiguration sowie Speicherung und Wiedergabe historischer Trenddaten.

Eine prinzipielle Funktion des Zentralprozessors 120 besteht in der Steuerung oder Regelung der Elektronenstrahlröhren-Anzeigen an den Operator-Schaltpulten. Dem Prozessor ist ein Direktzugriff- bzw. Randomspeicher 170 mit einer Digitalspeichereinheit 172 zur Speicherung von Daten für die Elektronenstrahlröhren-Anzeigen zugeordnet. Dieser Speicher ist in einzelne Abschnitte 174 unterteilt, die jeweils einen Satz von Digitalanzeigedaten enthalten, welche eine entsprechende vollständige Anzeige für die Elektronenstrahlröhren bilden. Die in diesen Abschnitten enthaltenen Daten können selektiv zur Elektronenstrahlröhren-Anzeigetreiberschaltung 132 für die Steuerung der Elektronenstrahlröhren übermittelt werden. Die Anzeigedaten werden in einem Elektronenstrahlröhren-Erneuerungsspeicher 176 in der Elektronenstrahlröhren-Treiberschaltung gespeichert, und sie dienen zur Steuerung des auf der Elektronenstrahlröhre wiedergegebenen Anzeigebilds.

Ein Abschnitt 74 des Digitalspeichers 172 enthält Anzeige- oder Wiedergabedaten, die in getrennten Wiedergabebereichen der Elektronenstrahlröhre Zusammenfassungs- oder Gesamtinformationen bezüglich des Regelstatus der betreffenden Prozeßbereiche darstellen, z. B. der im folgenden als Anlagenalarm-Summenanzeige bezeichneten Anzeige. Andere Abschnitte enthalten weitere Sätze von Digitalanzeigedaten, die jeweils detaillierte Informationen bezüglich eines entsprechenden Bereichs darstellen, zusammengefaßt in einem bestimmten, durch die Daten von dem einen, die Gesamtinformation enthaltenden Abschnitt erzeugten Bereich der Elektronenstrahlröhren-Anzeige, z. B. die im folgenden als Bereichsalarm-Gesamtanzeigen bezeichneten Anzeigen. Die Sätze von Anzeigedaten in den verschiedenen Speicherabschnitten enthalten auch Anzeigedaten zur Darstellung längs der Unterkante des Bildschirms. Zur Kennzeichnung der Funktionen bestimmter variabler Funktionstasten des Tastenfelds 104 ist nachstehend eine Vielfalt verschiedener Symbole erläutert.

Wenn ein beliebiger Satz von Anzeigedaten aus einem ausgewählten Speicherabschnitt zum Erneuerungsspeicher 176 übertragen worden ist, wird die Identität dieses speziellen Abschnitts im Zentralprozessor 120 registriert, z. B. in seinem als Anzeigeabschnitt-Identifizierer 178 bezeichneten Abschnitt. Dieser Abschnitt bildet einen Teil einer Anzeigeübertragungseinrichtung 180, die einer Gemeinschaftssteuerung 1. durch bestimmte Anzeigeübertragungstasten der Freifunktionstasten des Tastenfelds 104 und 2. durch die im Abschnitt- Identifizierer 178 gespeicherten Daten unterworfen ist. Wenn der Operator eine dieser Tasten drückt, werden somit die Anzeigedaten vom anderen Abschnitt 174 zum Auffrischspeicher 176 übertragen, wobei der bestimmte, übertragene Abschnitt 1. durch die jeweils gedrückte Taste und 2. durch den jeweils vom Abschnitt-Identifizierer 178 identifizierten Satz von Anzeigedaten bestimmt wird. Eine ebenfalls dem Identifizierer 178 zugeordnete Steuer- oder Regeleinrichtung 181 erfüllt die vergleichbare Funktion der Durchführung bestimmter, vom Operator eingeleiteter Einstellfunktionen, und zwar wiederum in Abhängigkeit von der identifizierten Anzeige und der gedrückten Freifunktionstaste. Die Anzeigeübertragungseinrichtung und die Regeleinrichtung können festverdrahtete Logikelemente sein oder software-gesteuert werden.

Das in Fig. 3A und 3B in vergrößertem Maßstab dargestellte Tastenfeld 104 ist in zwei Funktionsgruppen unterteilt, nämlich in einen Abschnitt 180 A, 180 B mit Tasten, die eine feste oder zugewiesene Funktion für Hauptkategorien der Schaltpultregelung besitzen, und in eine zweite Gruppe von Tasten 182, die - wie erwähnt - je nach den vorher vom Operator durchgeführten Maßnahmen in ihrer Funktion variabel sind. Die Tasten 182 mit variabler Funktion sind völlig unbeschriftet, weil die Funktion jeder Taste in verschiedenen Stufen der Operation variiert. Beschriftungen oder Kennzeichnungen, die in der untersten Zeile der Elektronenstrahlröhre wiedergegeben werden, stellen Funktionen oder Maßnahmen dar, die für die augenblickliche Prozeßanzeige zutreffen. Der Betriebsverlauf besitzt die Form eines "programmierten Textbuchs", welches den Operator durch eine bestimmte Sequenz leitet. Eine typische Folge von Tastenmarken ist in Fig. 3C veranschaulicht. In jeder Stufe des Prozesses stehen nur die jeweils zutreffenden Aktionen zur Verfügung. Hierdurch werden die "Pendel"-Zeit für eine bestimmte Taste verkürzt und die Wahrscheinlichkeit für das Treffen der richtigen Taste erhöht. Sog. "unzulässige" Aktionen werden ebenfalls ausgetastet. Eine genaue Aufstellung und Beschreibung der Markensätze für das Freifunktionstastenfeld auf Funktions-um-Funktionsbasis findet sich an späterer Stelle der Beschreibung.

Die Festfunktionstasten 180 A, 180 B besitzen im gesamten System eine einzige Funktion, und sie sind mit einer entsprechenden Marke bzw. Etikett bezeichnet. Diese Tasten gewährleisten hauptsächliche "Vorbereitung"-Funktionen in Form von Eingaben für Hauptkategorien von Operationen, die dann mittels der Freifunktionstasten erweitert werden.

Die an der rechten Seite des Tastenfelds befindlichen Tasten 180 B sind den häufig benutzten Funktionen zugeteilt, während die Tasten 180 A an der linken Seite den nur zeitweilig oder selten benutzten Funktionen zugeordnet sind. Beispiele für spezielle Tastenzuordnungen sind folgende:

PAS = Abruf der Anlagen-Alarmgesamtanzeige, die einen Überblick über den Alarmstatus der Gesamtanlage bietet und von der aus der Benutzer den gesamten Rangordnungssatz der prozeßorientierten Anzeigen für die Anlage durchlaufen kann. TND = Abruf der Viertelbildschirm-Trendanzeige, mit welcher der Benutzer Echtzeittrends darstellen oder historische Trends wiedergeben und von welcher er auf eine Halbbildschirm-Trendanzeige übergehen kann. TAG = Abruf des Regelschleifenmarkierungs-Eingabeprogramms, welches es dem Benutzer durch Eintastung einer aus fünf Buchstaben bestehenden Regelschleifenmarkierung erlaubt, willkürlich eine Regelschleifen-Vollwertskalenanzeige jeder beliebigen Regelschleife der Anlage zu wählen, ohne den hierarchischen Bereich-Gruppen- Regelschleifenwählprozeß durchlaufen zu müssen. SYS = Abruf der Anlagen- bzw. System-Statusanzeige, welche es dem Benutzer ermöglicht, Anlagen-Sicherheitsalarmzustände auf der Vorrichtungsebene zu betätigen, und welche die Möglichkeit für die An- und Abschaltung von Vorrichtungen an die bzw. von der Anlage bietet. LIA = Regelschleife in Alarmzustand. GAK = Nicht-kritische Gruppenalarmbestätigung; ermöglicht dem Benutzer die gleichzeitige Bestätigung aller nicht-kritischen Alarmzustände auf einer Seite an der Gruppenanzeigeebene. ACK = Ermöglicht dem Benutzer das Abschalten von Warnhörnern in Abhängigkeit vom Betätigungsvorgang und/oder von Anlagen-Sicherheitsalarmzuständen. PEN = Abruf der Trend-Schreiberzuweisungsanzeige, die es dem Benutzer ermöglicht, Prozeßveränderliche den Trendschreibern zuzuweisen und die Benutzung der Schreiber oder Stifte von einem der Pulte aus zu steuern. HTA = Abruf einer historischen Trendzuweisungsanzeige; ermöglicht dem Benutzer die Zuweisung von Prozeßveränderlichen zu einer historischen Sammlung auf einer Scheibe. LOG = Abruf des Protokollier- oder Schreibprogramms, welches dem Benutzer die Wahlmöglichkeit des Ausdruckens einer der folgenden Zusammenfassungen auf dem Zeilendrucker bietet:
1. Alarmzusammenfassung - eine Zusammenfassung wichtiger Informationen über jede augenblicklich im Alarmzustand befindliche Regelschleife;
2. Abschalt-Alarmzusammenfassung - eine Zusammenfassung wichtiger Informationen über jede Regelschleife, deren Alarmeinrichtung derzeit abgeschaltet ist, und
3. Abschalt-Abtastzusammenfassung - eine Zusammenfassung wichtiger Informationen über jede Regelschleife, die derzeit nicht abgetastet wird. DBC = Abruf eines Datenbasis-Konfiguratorprogramms, welches dem Benutzer die Möglichkeit für eine Formung oder Abwandlung der Konfiguration der Prozeßdatenbasis für die Anlage bietet.

Die Anordnung der Freifunktionstasten ist derart, daß vier Doppeltastenpositionen gebildet werden (zweite, vierte, siebente und neunte Tastenposition von links). Die Doppeltastensätze bilden eine bequeme Möglichkeit zum Wählen von "Sektoren" auf dem Elektronenstrahlröhren-Bildschirm. Die meisten auf dem Bildschirm erscheinenden Anzeigen sind in acht Sektoren unterteilt, wobei die obere Hälfte der Anzeige die Sektoren 1-4 und die untere Hälfte die Sektoren 5-8 umfaßt. Die vier Doppeltastensätze werden zum Wählen der betreffenden Sektoren benutzt. Beispielsweise dient die ganz links befindliche Doppeltaste zum Wählen der Sektoren 1 und 5, die nächste Doppeltaste zum Wählen der Sektoren 2 und 6 usw.

An der noch näher zu erläuternden Regelschleifen-Anzeigeebene werden die Doppeltastensätze zum Hoch- und Herablaufenlassen der gewählten Werte benutzt. Wenn ein Doppeltastensatz zum Hochlaufenlassen benutzt wird, wird der Wert durch Drücken der oberen Taste vergrößert und durch Drücken der unteren Taste verkleinert. Am Bildschirm erscheinen entsprechende Marken, wenn Freifunktionstasten für das Hochlaufen benutzt werden.

Anzeige-Rangordnung

Das Operator-Schaltpult bietet dem Operator verschiedene Ebenen von Informationen. In der höchsten Ebene werden Anzeigen geboten, die einen Überblick bzw. Zusammenfassungsinformationen auf breiter Basis darstellen, während in der untersten Ebene eine detaillierte Information über einen wesentlich stärker beschränkten Abschnitt des Gesamtgeschehens geboten wird. Die Fig. 4 bis 4G zeigen Beispiele für diese Anzeigen in folgenden Kategorien:

1. Anlagen-Ebenenanzeige
2. Bereichs-Ebenenanzeigen
3. Gruppen-Ebenenanzeigen
4. Regelschleifen-Ebenenanzeigen

Mittels dieser vier Anzeigeebenen oder -niveaus kann der Operator die Hauptabschnitte der Anlage überwachen oder durch einfache Tastenfeldbetätigung auf eine detaillierte Funktion für Übersicht und/oder Einstellung schalten. Die Einstellung der Schleifenparameter erfolgt nur an der Regelschleifenebene.

Die Vierebenen-Anzeigeranordnung bietet somit eine ordentliche Anordnung von Informationen bezüglich des der Regelung durch den Operator unterliegenden Prozesses. Im folgenden sind die allgemeinen Merkmale und Anwendungen der vier Anzeigenebenen erläutert.

Anlagen-Ebenenanzeige

An der Anlagenebene steht eine Anzeige zur Verfügung: Die Anlagen-Alarmzusammenfassung. Diese Anzeige bietet zusammenfassende Informationen über die gesamte "Anlage" oder den größten Abschnitt einer Anlage, welcher der Regelung durch einen einzigen Operator unterliegt. Diese Anzeige ist auf dem Bildschirm in acht Sektoren unterteilt. (Es sei darauf hingewiesen, daß alle Prozeßoperationsanzeigen auf diese Weise angeordnet sind.) Jeder dieser acht Sektoren stellt einen der acht Anlagen-"Bereiche" dar, welche die nächste Detailebene bilden. Innerhalb eines Bereichs können bis zu acht "Gruppen" von Regelschleifen vorhanden sein, die nach Gruppenbezeichnung aufgeführt sind. Die Aufgabe der Anlagen- Alarmzusammenfassungsanzeige besteht darin, den Alarmstatus jeder dieser Gruppen innerhalb der Bereiche anzugeben. Es können bis maximal 64 Gruppen aufgeführt sein (acht Bereiche, acht Gruppen pro Bereich). Der Alarmstatus jeder Gruppe wird dabei durch Hervorhebung und Blinkenlassen des Gruppennamens angezeigt. Das Blinken zeigt einen unbestätigten Alarm an; nach der Bestätigung zeigt die Verstärkung bzw. Hervorhebung an, daß ein Alarmzustand tatsächlich noch besteht.

Bereichsebenenanzeige

Für die Bildung der nächsten Ebene der Operationsdetails stehen an der Bereichsebene zwei Anzeigen zur Verfügung: die Bereichsalarmzusammenfassung und die Bereichs-Vollwertskala. Je eine dieser Anzeigen steht für jeden der an der Anlagenalarmzusammenfassung gezeigten Bereiche zur Verfügung. Die genannte Zusammenfassung zeigt bis zu acht Gruppen an, und zwar je eine in jedem Sektor des Bildschirms. Jede Gruppe kann bis zu acht Regelschleifen enthalten, die durch Regelschleifen- Markierungsnummern identifiziert werden. An dieser Anzeige werden die Alarmzustände durch Hervorhebung und Blinkenlassen der Markierungsnummern zu den Schleifenebenenbedingungen in Beziehung gesetzt. Zusätzlich wird auch die Art des Alarms längs der Schleifenmarkierung in Form eines zwei oder drei Buchstaben umfassenden mnemonischen Codes wiedergegeben.

Die zweite Bereichsanzeige, d. h. die Bereich-Vollwertskala, bietet eine graphische Darstellung des Meß- bzw. Istwerts und des Sollwerts (oder nur des Istwerts) für die Regelschleifen, für welche diese Information gültig ist. Die Anordnung dieser Skala ist auf die Anordnung der zugeordneten Bereich- Alarmzusammenfassungsanzeige abgestimmt (d. h. es besteht Übereinstimmung zwischen diesen Gruppen und ihrer Lage auf dem Bildschirm). Die von oben nach unten auf der Bereichsalarmzusammenfassung angegebenen Regelschleifen werden von links nach rechts auf der genannten Skalenanzeige wiedergegeben. Für Regelschleifen rein digitaler Natur wird der Analogbalken weggelassen.

Gruppenebenenanzeige

An der Gruppenebene steht eine Anzeigeart zur Verfügung, nämlich die Gruppen-Vollwertskala. Diese Anzeige kombiniert sowohl graphische als auch alphanumerische Informationen zur Bildung einer Skalen- oder "Schautafel"-Darstellung für jeweils bis zu acht Regelschleifen. Das Skalen- oder Schautafel- Konzept beruht unmittelbar auf dem Grundgedanken, eine Regler- Schalttafel auf dem Bildschirm nachzuahmen, jedoch mit Ergänzung durch Digitaldaten, die genaue Werte für die in graphischer Form erscheinenden Veränderlichen bieten. Bewegung (Änderung) und Relativbeziehung der Veränderlichen werden aus der Graphik abgelesen, während Größe und Absolutbeziehung durch die komplementäre Digitaldarstellung geboten werden. Jeder von bis zu acht Sektoren auf der Anzeige wird von einer Regelschleifenanzeige eingenommen, die links und rechts in zwei Abschnitte unterteilt ist, die gleichzeitig sichtbar sind. Im allgemeinen wird die analoge (graphische) Information zuzüglich der Schleifenmarkierung im linken (Analog-)Abschnitt wiedergegeben und die Digitalinformation im rechten (Digital-)Abschnitt dargestellt.

Der lotrechte Balken im Analogteil der Regelschleifenanzeige gibt auf graphischem Wege Meß- bzw. Istwert- und Sollwertinformationen wieder. Die Außenkanten des Balkens geben den Sollwert und der innere bzw. "ausgefüllte" Teil den Meß- bzw. Istwert an. Der relative Unterschied zwischen Ist- und Sollwert kann somit leicht bestimmt werden. Die Absolutgrößen von Istwert und Sollwert werden auf relative Weise durch Vergleich der Höhen von innerem und äußerem Balken mit der Höhe der Darstellung selbst wiedergegeben. Ein genauer Meß- oder Istwert wird durch den Digitalteil der Regelschleifenanzeige gewährleistet. Dasselbe allgemeine Anzeigeformat bleibt für alle Arten von Regelschleifen, sowohl analoge als auch digitale, erhalten, um Übereinstimmung der Darstellung zu gewährleisten.

Regelschleifenebenenanzeigen

Eine Anzeige an der Regelschleifenebene wird geboten, wenn eine der acht möglichen Regelschleifen auf der Gruppen-Vollwertskalenanzeige gewählt wird. Sobald eine bestimmte Regelschleife gewählt worden ist, kann der Digitalteil (oder "Seite") dieser Regelschleifenanordnung durch eine andere Digitalseite ersetzt werden, um zusätzliche Digitalinformationen über die Regelschleife zu gewinnen. Dieser Austausch der Digitalseite wird durch den Operator mittels der Freifunktionstasten vorgenommen. Die Auslegung dieser Anzeigen ist ähnlich wie bei obiger Skalenanzeige (d. h. alle acht Regelschleifen werden gleichzeitig angezeigt), so daß der Operator alle Schleifen einer Gruppen beobachten kann, während er Einstellungen an der ausgewählten Schleife vornimmt.

Daß eine bestimmte Regelschleife durch den Operator gewählt worden ist, wird auf dreifache Weise angezeigt:

• 1. Die Digitalseite der gewählten Schleifenanzeige wird von der ursprünglichen Kennzeichnungsseite (entsprechend dem an der Digitalseite angebrachten Namen, wie er auf der Gruppen-Vollwertskalenanzeige erscheint) auf eine der folgenden Seiten geändert:
  • (a) Primärparameterseite;
  • (b) Sekundärparameterseite (für bestimmte Arten von Regelschleifen nicht zutreffend);
  • (c) Alarmgrenzenseite und
  • (d) Ausgangsspeicherzeigerseite.
• 2. Ein Teil der Digitalseite der gewählten Schleife erscheint im umgekehrten Videoformat (schwarze Buchstaben oder Ziffern auf weißem Hintergrund), was als Fehlerkennzeichen für den Operator dient. Der Hauptgrund für diese umgekehrte bzw. "Negativ"-Darstellung besteht darin, dem Operator anzuzeigen, welche Regelschleifenveränderliche augenblicklich unter der unmittelbaren Tastenfeldsteuerung oder -regelung steht.
• 3. Die Kennzeichnung der Änderungsfunktionstasten (untere Reihe am Bildschirm) ändert sich von Schleifenwählanzeigern (L/L) auf Kennzeichen oder Etiketts betreffend die einzelnen Schleifenoperationen, die vom Operator ausgeführt werden können.

Die Gemeinschaftsanzeige liegt zahlreichen Arten von Regelschleifen zugrunde. Während Regelschleifeninformation und -format je nach Regelschleifenart variieren können, werden die Informationen für untereinander gleiche Arten bei allen Regelschleifen übereinstimmend dargestellt.

Für den Zugriff zu den verschiedenen Anzeigen werden drei verschiedene Techniken oder Verfahren angewandt. Dies ist eine Funktion der jeweils augenblicklich auf dem Bildschirm vorhandenen Anzeige. Diese drei Verfahren lassen sich als 1. Vertikalwahl, 2. Direktzugriff und 3. Anzeige- oder Darstellungsseitenwahl unterteilen. Das Flußschema gemäß Fig. 6 zeigt die Anzeigezugriffstruktur für die Prozeßoperationsanzeigen oder -darstellungen.

Vertikalwahl

Diese Möglichkeit beruht unmittelbar auf der Bereich/Gruppen/- Regelschleifen-Struktur der Anzeigen und der physikalischen Anordnung auf der Anzeige. Dabei sind Freifunktionstasten vorgesehen, die unmittelbar auf diese Bereiche bezogen sind. Die Doppeltasten dienen diesem Zweck. Durch Drücken einer dieser Tasten wird der entsprechende Bereich gewählt, wobei der Bereich, die Gruppe oder die Regelschleife, der bzw. die augenblicklich dargestellt wird, für die nächste Detailebene gewählt wird. Diese Technik stützt sich dann auf die physikalische Anordnung der Information, und nicht auf ein Kennzeichen, wie eine Schleifenmarkierung. Bei jedesmaliger Wahl jeder Anzeige nach dem Drücken einer Taste scheint ein neues "Tastenfeld" die richtige Kennzeichnung für die nächstmögliche Auswahl vorzunehmen. An jeder Ebene ist eine Taste für die Rückkehr auf die vorhergehende Ebene unter Vermeidung eines vollständigen Durchgangs auf die Einleitung der Darstellung von einer Festfunktionstaste her vorgesehen. Diese Tasten (die acht Wähltasten und eine Rückführtaste) ermöglichen die kontinuierliche Aufwärts- und Abwärtsdurchschaltung im "vertikalen" Sinn. Jede in Abwärtsrichtung fortschreitende Wahl liefert mehr Einzelheiten bezüglich eines ausgewählten Teils des Prozesses, während für die Aufwärtsrichtung das Gegenteil gilt, nämlich weniger detaillierte Informationen, dafür ein größerer Teil des Prozesses für den Operator sichtbar.

Direktzugriff

Ein Operator besitzt die Möglichkeit der Direktwahl einer Regelschleife durch Bezeichnung einer Schleifenmarkierung. Dieses Vorgehen umfaßt wiederum die Initialisierung von einer Festfunktionstaste (mit "TAG" bezeichnet) zur Gewährleistung der richtigen Etiketts für die Freifunktionstasten. Eine fünfstellige Markierung (alphabetisch oder numerisch für jedes Symbol) wird eingegeben, und die die betreffende Regelschleife enthaltende Gruppen-Vollwertskala wird augenblicklich herausgegriffen. Sobald die betreffende Ebene erreicht ist, werden alle mit der Vertikalwahltechnik verfügbaren Funktionen geboten.

Anzeige- oder Darstellungsseitenwahl

An den Bereichs-, Gruppen- und Schleifenebenen wird eine Art einer "Horizontal"-Wahl angewandt, um fortlaufend durch die Anzeigen oder Darstellungen der gleichen Art an jeder Ebene durchzuschalten. Dieses als "Seitenwahl" bzw. "Paging" bezeichnete Merkmal erfordert die Benutzung einer oder zweier Freifunktionstasten für die Auswahl fortlaufender Anzeigen, nämlich je einer Anzeige bei jeder Betätigung einer Taste. In allen Fällen werden die Anzeigen nach Art der zyklischen Adreßfolge durchlaufen, um eine kontinuierliche Wahl zu bieten, ohne mit einer bestimmten Anzeige beginnen zu müssen.

An den Bereichspegelanzeigen werden zwei Seitenwahl- oder Paging-Schemata angewandt. Das eine Schema ermöglicht das zyklische Durchschalten durch alle Bereichs-Alarmgesamtanzeigen oder -Vollwertskalenanzeigen unter Benutzung der Taste "<" oder "<", sobald eine Anzeigeart gewählt worden ist. An einem beliebigen Punkt in der Reihenfolge kann die Anzeigeart (Bereichs-Alarmzusammenfassung bis -Vollwertskala oder umgekehrt) durch Betätigung der Tasten "AFF" oder "AAS" geändert werden. Diese zweite Operation kann als Art einer Seitenwahl angesehen werden, die für das zweite Schema gilt. Die Seitenwahl bzw. das "Paging" an der Bereichsebene ist bei jedem Schema zweiseitig gerichtet.

Das Paging bzw. Durchwählen an den Gruppenpegeln ermöglicht den sequentiellen Durchgang durch alle Gruppen innerhalb des gewählten Bereichs. Hierzu wird wiederum die Taste "<" oder "<" benutzt, um in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung durchzuwählen.

Sobald eine Regelschleife aus einer Gruppen-Vollwertskalenanzeige gewählt worden ist, wird durch Paging eine von bis zu vier Digitalseiten gewählt. Da jede Regelschleife unterschiedliche Größen von Daten und Parametern besitzt, variiert die Zahl der "Seiten" von eins bis vier. Beispielsweise gilt die Sekundärparameterseite nur für die Externsatz-Regelschleife. Infolgedessen benötigen alle anderen drei Seiten oder weniger. Das Paging an der Schleifenebene erfolgt in einer Richtung unter Benutzung der Taste "<", bei der es sich immer um die am weitesten links gelegene Taste des Freifunktionstastenfelds handelt.

Fig. 4 umreißt die Folge der Anzeigen oder Darstellungen in der Anzeige-Rangordnung. Die Fig. 4A usw. veranschaulichen beispielhafte Anzeigen für einen Alarmzustand in einer Regelschleife T 225.

Die Anlagen-Alarmzusammenfassung gemäß Fig. 4A dient als Index für alle Bereiche und Gruppen der Anlage. Der einzige Zweck dieser Anzeige besteht darin, die Aufmerksamkeit des Operators auf die unter Alarm stehende Gruppe zu richten. Dies geschieht bei dieser Anzeige durch Hervorhebung und Blinkenlassen der betreffenden Gruppenbezeichnung. Diese Anzeige bietet zudem auch die folgenden zusätzlichen oder Hilfsinformationen:

• 1. Vorher gewählter Bereich und gewählte Gruppe, im linken oberen Teil der Anzeige wiedergegeben. Diese Anzeige dient als Speichervorrichtung (Gedächtnisstütze) für den Operator, um es ihm zu ermöglichen, auf eine vorherige Gruppen- oder Bereichsanzeige zurückzukehren und einen Betrieb wieder aufzunehmen, den er beispielsweise zur Untersuchung eines Alarmzustands unterbrochen hat.
• 2. Datum: Laufender Monat, Tag, Jahr.
• 3. Tageszeit: Neben einer zweckmäßigen Zeitanzeige stellt dieses Merkmal eine sichtbare "Herzschlag-Anzeige" für den Anzeigenprozessor dar. Wenn nämlich der Prozessor aus irgendeinem Grund blockiert ist oder "hängenbleibt", hört die Sekundenanzeige augenblicklich auf weiterzuschalten, wodurch dem Operator angezeigt wird, daß eine Störung am Prozessor aufgetreten ist. Die Zeit wird im 24-Stundenformat angezeigt.

Gemäß Fig. 4B und 4C besteht die Prozeßübersicht-Abweichanzeige aus zwei getrennten Anzeigen oder Darstellungen, die Informationen über eine Hälfte des Prozesses liefern. Die Anzeige gibt die Abweichung zwischen den Istwerten und den Sollwerten für alle Regelschleifen an. Jede Anzeige enthält vier Bereiche von acht Gruppen. Die Regelabweichung jeder Regelschleife wird auf die betreffenden Regelschleifen-Abweichwerte normalisiert. Die Regelabweich-Grenzwerte werden durch die oberen und unteren Begrenzungen eines invertierten Videoblocks 190 dargestellt.

Ein Zustand ohne Regelabweichung wird durch einen Punkt im Zentrum dieses Videoblocks angegeben. Eine positive Regelabweichung wird durch einen lotrechten, von der Mitte des Blocks nach oben steigenden Balken angezeigt, während eine negative Abweichung durch einen lotrechten, von der Mitte des Blocks noch unten abgehenden Balken dargestellt wird. Wenn der Abweichgrenzwert überschritten ist, wird der lotrechte Balken zu weiß auf schwarz umgekehrt.

Die im Alarmzustand befindliche Gruppe T 225 ist z. B. eine BOILER- bzw. KESSEL-Gruppe. Die Anlagen-Alarmzusammenfassung unterrichtet den Operator vom Vorhandensein eines Alarmzustands in der Kessel-Gruppe des Bereichs SO 2, indem das Wort "BOILER" abwechselnd aufleuchtet und erlischt. Zur Ermöglichung einer genaueren Überprüfung des Alarmzustands wählt der Operator den Bereich SO 2 zur Darstellung aus. Dies geschieht mittels der Freifunktionstasten, die in der untersten Buchstabenzeile auf dem Bildschirm angegeben sind. Die Markierungen A/A über den Doppeltastenpositionen des Freifunktionstastenfelds geben die Tasten an, die zum Wählen der betreffenden Bereiche benutzt werden. Beim dargestellten Beispiel wird der Bereich SO 2 durch Drücken der ganz links oben befindlichen Doppelstellungstaste gewählt, welche physikalisch dem Bereich SO 2 auf dem Bildschirm entspricht. Hierdurch wird die Anlagen-Alarmzusammenfassung auf dem Bildschirm durch die Bereich-SO 2-Alarmzusammenfassung ersetzt (Fig. 4D).

Die Bereich-Alarmzusammenfassungsanzeige führt alle Regelschleifen in jeder Gruppe des Bereichs SO 2 auf. Beim dargestellten Beispiel wird der Bereich SO 2 durch nur zwei Gruppen gebildet, nämlich BOILER und KOMPRESSOR. Rechts von jeder Regelschleifen-Markierungszahl erscheint eine Anzeige eines etwaigen abnormalen Zustands bei dieser Regelschleife. Dabei können die folgenden Anzeigen auftreten:

1. OFF - Für Abtastung abgeschaltet; keine Werte abzutasten
2. NAL - Werte abgetastet, keine Alarmgabe (Alarm gesperrt)
3. IO - Fehler in Hardware-Vorrichtung
4. LD - Alarm für Regelabweichung nach unten
5. HD - Alarm für Regelabweichung nach oben bei Abtastung
6. LA - Alarm für niedrigen Absolutwert - Alarmgabe
7. HA - Alarm für hohen Absolutwert
8. BLANKS (Leerstellen) - Kein Alarm
9. OOR - Außerhalb Meß- oder Regelbereich

Wenn gemäß Fig. 4D im Bereich SO 2 ein unbestätigter Alarmzustand vorliegt, wird dies durch eine blinkende Markierungszahl für die Regelschleife T 225 angezeigt. Ersichtlicherweise erscheint diese Markierungszahl sowohl in der KOMPRESSOR- als auch in der BOILER-Gruppe, wodurch angezeigt wird, daß diese Regelschleife beiden Gruppen funktionell zugeordnet ist. Das Vorliegen eines bestätigten Alarmzustands kann ebenfalls durch den verstärkten bzw. hervorgehobenen Dauereinschaltzustand der betreffenden Regelschleifen-Markierungszahl, z. B. L 118, angezeigt werden.

Die Bereich-Alarmzusammenfassung enthält auch einen speziellen Satz von Marken für die Freifunktionstasten. Die "Fehlzeichen"-Marken (< und <) bezeichnen eine Bereichs-Wählfunktion, die durch Drücken der betreffenden Freifunktionstaste durchgeführt wird, um eine sequentielle Wahl aller Bereich-Alarmzusammenfassungen der Anlage in umlaufender Reihenfolge zu ermöglichen. Bei jedem kurzzeitigen Drücken der Taste erscheint jeweils eine andere Bereichsanzeige. (Bei der Anzeige gemäß Fig. 4D erscheint beim Drücken der Taste < der Bereich FEED PREP und beim Drücken der Taste < der Bereich LE UNIT.)

Die Marke AFF steht für Bereich-Vollwertskala; hierdurch wird die betreffende Anzeige (Fig. 4E) abgerufen. Die der Marke A/A für umgekehrte Videodarstellung zugeordnete Taste stellt ein zweckmäßiges Mittel für den Abruf der Anlagen- Alarmzusammenfassung dar.

Zur Gewinnung eines genaueren Überblicks über die Parameter der Regelschleife T 225 erfolgt ein Zugriff zur Gruppen-Vollwertskala für die BOILER-Gruppe. (Wahlweise kann auch die entsprechende Skala für KOMPRESSOR gewählt werden, da diese ebenfalls die Schleife T 225 enthält.) Der Zugriff zu dieser Skala für BOILER erfolgt durch Drücken der oberen linken Doppelstellung-Freifunktionstaste entsprechend dem oberen linken BOILER-Abschnitt der Bildschirmanzeige, in der Mitte von Fig. 4D dargestellt.

Gruppen-Vollwertskalenanzeige

Die Gruppen-Vollwertskala, welche detaillierte Informationen über alle Regelschleifen in der BOILER-Gruppe gibt, ist in Fig. 4F dargestellt. Im linken oberen Teil der Anzeige geben die Worte SO 2 BOILER an, daß es sich um eine Anzeige oder Darstellung der BOILER-Gruppe des Bereichs SO 2 handelt. Es ist zu beachten, daß verschiedene Arten von Regelschleifen in dieser speziellen Gruppe dargestellt sind: Im unteren Abschnitt befinden sich eine Schieber-, eine Verhältnis- und eine Vorspann-Regelschleife. Zur Erhaltung der Übereinstimmung der Anzeige wird dasselbe allgemeine Analogformat auch bei allen anderen Regelschleifenarten angewandt.

In Fig. 4F hat sich die Markierung für das Freifunktionstastenfeld ebenfalls gegenüber der vorherigen Anzeige geändert. Die Marken L/L zeigen an, daß nunmehr eine bestimmte Regelschleife zur Beobachtung und/oder Beeinflussung gewählt werden kann. Die Paging-Tasten (< und <) werden auf dieselbe Weise wie vorher benutzt, nur daß in diesem Fall anstelle der Bereiche die Gruppen in umlaufender Folge wiedergegeben werden. Die der Reversvideo-Marke G/G zugeordnete Taste stellt eine bequeme Möglichkeit zum Abrufen der Bereich-Alarmzusammenfassungsanzeige dar.

Im Analogteil der Anzeige T 225 wird ein Balken zur graphischen Wiedergabe der Meß- bzw. Ist- und Sollwerte benutzt. Die Außenränder des Balkens bedeuten den Sollwert und sein Innenbereich bzw. die "Ausfüllung" den Istwert. Die beiden kleinen Marken links vom Balken sind die oberen und unteren Absolutalarmgrenzen. Wenn der Istwert einen dieser Grenzwerte überschreitet, wenn nämlich die Schwärzung des Balkens über oder unter eine der beiden Marken ansteigt bzw. abfällt, besteht ein absoluter Alarmzustand. Die unmittelbar rechts des Balkens befindliche waagerechte Linie ist ein Ausgangsanzeiger, der eine Darstellung des Regler-Ausgangswerts bietet.

Die beiden kleinen Marken rechts vom Ausgangsanzeiger werden als "manuelle Speicherzeiger" (vgl. Fig. 10) bezeichnet. Diese Zeiger erfüllen keine Regel- oder Alarmfunktion, sondern sind als visuelle Gedächtnisstütze für den Operator vorgesehen, welcher diese Zeiger für die Festlegung eines bestimmten, gewünschten Betriebsbereichs einstellen kann. Der Buchstabe "M" im Analogteil steht für "Manuell"; dies bedeutet die jeweilige Betriebsart des Reglers. (Der Buchstabe "A" für "Automatik" erscheint, wenn der Regler auf die automatische Betriebsart umgeschaltet wird.)

Der Digitalteil der Regelschleifenanzeige liefert einen genauen Meß- oder Istwert, eine Anzeige der für diesen Istwert gültigen Maßeinheit (DEGF = °F) und die Bezeichnung der Regelschleife. Wie noch näher zu erläutern sein wird, können weitere Digitalinformationen für die gewählte Regelschleife an der Regelschleifenebene wiedergegeben werden. Zum Wählen einer Regelschleife wird einfach die betreffende Doppelstellung-Freifunktionstaste gedrückt.

Zur Zusammenfassung der bis zu diesem Punkt durchgeführten Operationen läßt sich sagen, daß das Freifunktionstastenfeld für den Übergang von einem Überblick über die Gesamtanlage (Anlagen-Alarmstatuszusammenfassung) auf eine detaillierte Funktionswiedergabe der vom Alarm betroffenen Regelschleifen benutzt wird. Hierzu waren drei Schritte nötig:

• 1. Anhand der Anlagen-Alarmzusammenfassung wurde der vom Alarm betroffene Bereich gewählt.
• 2. Anhand der Bereich-Alarmzusammenfassung wurde die vom Alarm betroffene Gruppe gewählt.
• 3. Anhand der Gruppen-Vollwertskalenanzeige wurde die vom Alarm betroffene Regelschleife gewählt.

Hierbei kommt man an der Regelschleifenebene an, an welcher die Beeinflussung der erforderlichen Regelparameter oder -größen zur Behebung des Alarmzustands möglich ist. Im folgenden Abschnitt sind die Regelschleifenebenenanzeigen beschrieben.

Regelschleifenebenenanzeigen

Die Regelschleifenebenenanzeigen für eine typische Regelschleife (nicht die Regelschleife T 225) sind in Fig. 4G gezeigt. Wenn sich die Regelschleife im Alarmzustand befindet, wird dies durch eine hervorgehobene, nicht blinkende Markierungszahl angegeben. Die Freifunktionstasten sind nunmehr der ausgewählten Regelschleife, nicht aber der Gruppe allgemein zugewiesen. Die Tastenbezeichnungen können folgene Symbole umfassen:

1. < (Paging-Symbol) - ermöglicht die Wiedergabe verschiedener Digitalseiten. Die Digitalseiten werden gewählt und in umlaufender Folge dargeboten, d. h. bis zu vier Seiten werden sequentiell gewählt, und zwar jeweils auf einen Druck der Taste "<" hin.
2. OFF (Abtastung abgeschaltet) - ermöglicht es dem Operator, die gewählte Regelschleife dem Einfluß der Anzeige zu entziehen; dies bedeutet, daß die Regelschleifenparameter nicht mehr angezeigt werden und daher nicht vom Schaltpult aus beeinflußt werden können. Diese Art der Operator/Regelschleifen-Kopplung kann beispielsweise bei der Durchführung von Instandsetzungen an der Regelschleife vorteilhaft sein. Wenn die Regelschleife auf "Abtastung abgeschaltet" (OFF) gestellt ist, erscheint in dieser Markenposition das Wort ON (für "Abtastung eingeschaltet"), wodurch die jeweilige Betätigung angezeigt wird, die augenblicklich vom Operator durchgeführt werden kann.
3. AUT (Automatik) - ermöglicht dem Operator die Änderung der Betriebsart der gewählten Regelschleife von "Manuell" auf "Automatik". Sobald die Regelschleife auf "Automatik" geschaltet ist, erscheinen die Buchstaben MAN (für "Manuell") in dieser Markenposition.
4. CLS (Schließen) - ermöglicht es dem Operator, mit einem Tastendruck das letzte, der betreffenden Regelschleife zugeordnete Regelglied voll zu schließen. (Das Ausgangssignal steigt dann augenblicklich auf den Vollbereichswert an.) Das einige Stellen weiter rechts erscheinende Gegenstück OPN (Öffnen) ermöglicht das volle Öffnen des letzten Stellglieds.
5. +S- (Langsamänderungstasten) - ermöglicht ein langsames Hochfahren der gewählten Veränderlichen bzw. Regelgröße. Mit der oberen Taste dieses Doppeltastensatzes wird der Wert erhöht und mit der unteren Taste erniedrigt. Die für diese Funktion vorgesehene Änderungsgeschwindigkeit ermöglicht eine Vollbereichsänderung in 25 s. Dabei ist eine spezielle Antipp-Möglichkeit vorgesehen, durch die bei jedem kurzfristigen Drücken jeder Taste eine Änderung der Veränderlichen um 0,1% hervorgebracht wird.
6. ASN (Zuweisung) - ermöglicht zur Beeinflussung durch den Operator die Auswahl einer bestimmten Veränderlichen in der augenblicklichen Digitalseite der gewählten Regelschleife. Die Veränderlichen oder Variablen der Digitalseite werden sequentiell in umlaufender Folge gewählt, wobei die gewählte Veränderliche in umgekehrtem Videoformat auf dem Bildschirm erscheint.
7. +F- (Schnelländerungstasten) - wirken ähnlich wie vorstehend unter 5. beschrieben, gewährleisten jedoch eine höhere Änderungsgeschwindigkeit, nämlich eine Vollbereichsänderung in 5 s. Diesen Tasten ist keine Antipp- Funktion zugeteilt.
8. OPNÖffnen - Gegenstück zu CLS (vgl. 4.). 9. L/L- bietet eine bequeme Möglichkeit zum Abrufen der Gruppen-Vollwertskalenanzeige.

Die Freifunktionstasten sind für die jeweilige, durch den Abschnittsidentifizierer identifizierte Digitalseite charakteristisch, und die Regeleinrichtung 181 wird in Abhängigkeit von sowohl der jeweils identifizierten Anzeige als auch der jeweils gedrückten Taste angesteuert, so daß der Zentralprozessor eine entsprechende charakteristische Funktion entwickelt. Wenn (durch Drücken von "<") die Alarmgrenzenseite herausgegriffen wird, wird eine neue Anzeige wiedergegeben, wobei die Tastenmarken geändert werden, so daß sie die Operatoraktionen angeben, die in Verbindung mit dieser neuen (Alarmgrenzen)-Digitalseite durchgeführt werden können.

Die DIS-Markierung bezeichnet die "Alarm-Deaktivierung"; sie ermöglicht ein Abschalten der dieser Regelschleife zugeteilten Alarmfunktion. Wenn die Alarmfunktion deaktiviert worden ist, erscheint anstelle von DIS die Markierung ENA (= "Alarmaktivierung"). Die Tasten +S- und +F- werden dazu benutzt, die oberen und unteren absoluten Alarmgrenzwerte (HA und LA), den Istwert/Sollwert-Alarmabweichbereich (DV) und die Alarmtotzone (DB) einzustellen. Diese Parameter werden zur Einstellung durch Drücken der Zuweisungstaste (ASN) gewählt.

Wenn die Ausgangsspeicherzeigerseite herausgegriffen wird (durch erneutes Drücken der Taste "<"), wird eine neue Anzeige wiedergegeben. Die Tasten +S- und +F- werden nunmehr zur Einstellung der Hoch- und Niedrigspeicherzeiger (HM und LM) benutzt.

Wenn die Regelschleife T 225 vom Außensollwert- bzw. ESL-Typ ist, steht eine als Sekundärparameterseite bezeichnete vierte Digitalseite zur Verfügung. Die ESL-Regelschleife bietet eine Wahl der Sollwertquellen, nämlich in Form einer Außeneingabe oder einer Operatoreingabe. Die der Sekundärparameterseite zugeordneten ESL- und OSP-Tasten bilden die Mittel zum Umschalten von der einen Sollwertbasis auf die andere.

Durch Bezeichnung einer Regelschleifen-Markierungszahl hat ein Operator die Möglichkeit für eine Direktwahl einer Regelschleife. Dies geschieht wie folgt (vgl. auch Fig. 6):

• 1. Die Festfunktionstaste TAG wird gedrückt, wodurch die Regelschleifen-Wählanzeige abgerufen wird.
• 2. Unter Benutzung der Freifunktionstasten wird eine fünfstellige Markierungszahl eingegeben. An jeder Stelle hat der Operator die Möglichkeit, entweder das nächste Symbol einzugeben oder die gesamte Eingabe mittels der Taste CAN (Cancel = Löschen) zu löschen.
• 3. Nach Eingabe des fünften Symbols erscheinen die Regelschleife und ihre zugeordnete Gruppe auf dem Bildschirm.

Operator/Regelschleifen-Wechselwirkung

Diese Wechselwirkung umfaßt eine Modifikation der Regelschleifenparameter und der Betriebsarten. Realisiert wird dies mittels der Regelschleifenebenenanzeigen in Verbindung mit den Freifunktionstasten, durch die Regeleinrichtung 181 des Zentralprozessors 120 und den Anzeigenabschnitt-Identifizierer 178. Wenn eine Regelschleifenanzeige gewählt ist, sind nur die dieser speziellen Regelschleife zugeteilten Funktionen für den Operator verfügbar. Außerdem sind auch nur die Funktionen möglich, die im betreffenden Zustand der Regelschleife durchführbar sind. Wenn beispielsweise eine Regelschleife auf OFF SCAN (Abtastung abgeschaltet) geschaltet worden ist, wird keine der Funktionen ermöglicht, die eine Änderung von Betriebsarten oder Parametern für diese Regelschleife beinhalten.

Zur genaueren Verdeutlichung der möglichen Arten von Operator/- Regelschleifen-Wechselwirkungen sind nachstehend Beispiele für eine spezielle Art einer als Operatoreingabe-Regelschleife bezeichneten Regelschleife angeführt. Fig. 9 veranschaulicht die grundsätzlichen Elemente einer solchen Regelschleife, wobei die Regelschleife ersichtlicherweise einen herkömmlichen Analogregler 200 aufweist, der Sollwert- und Istwert-Signale (S, M) empfängt und ein Ausgangssignal (O) für ein dem Verfahren zugeordnetes Stellglied 202 erzeugt. Das Istwertsignal wird in an sich bekannter Weise durch einen Fühler 204, z. B. ein Druckdifferenzinstrument o. dgl., geliefert.

Gemäß der eingangs genannten US-PS 37 60 374 ist eine Kopplungsausrüstung 206 vorgesehen, die an den Zentralprozessor 106 angekoppelt ist, welcher Daten von der Kopplungseinheit abnimmt und auf beschriebene Weise mit dem Operator-Tastenfeld 104 sowie der Anzeige 102 zusammenwirkt, um Regelsignale für den Regler 200 zu liefern. Die Kopplungsausrüstung kann von "Rechner EIN" auf "Rechner AUS" umgeschaltet werden, um die Betätigung des Reglers durch eine wahlweise einsetzbare Regelstation 210 zu ermöglichen. Wenn die Kopplungseinheit "auf Rechner" geschaltet ist, kann sie die Operator-Eingabesignale (OS) und die Operator-Ausgangssignale (OO) aufnehmen, um die Einstellung auf diese Parameter unter der Steuerung durch das Schaltpult-Tastenfeld 104 zu bewirken. Der Regler kann auch unter der Steuerung durch das Operator-Tastenfeld zwischen "Automatik" und "Manuell" (A/M) umgeschaltet werden, wobei der betreffende Zustand des Reglers zur Prozessor-Datenbasis zurückübertragen wird, um im Analogteil der Regelschleifenanzeige als "A" oder "M" angezeigt zu werden.

Fig. 10 veranschaulicht typische Regelschleifenanzeigen, wie sie bei der Durchführung der Operator/Regelschleifen-Wechselwirkungen benutzt werden. Die Anzeige bzw. Darstellung umfaßt eine Analogseite der beschriebenen Art sowie drei Digitalseiten für (a) Primärparameter, (b) Alarmgrenzwerte und (c) Ausgangsspeicherzeiger. Eine vierte Digitalseite kann benutzt werden, wenn Sekundärparameter im Spiel sind.

Die einer speziellen Regelschleife zugeordneten Digitalseiten dienen zur Einteilung der verfügbaren Operatorfunktionen in Kategorien. Die Primärparameterseite liefert beispielsweise Informationen, die für die "primären", vom Operator einstellbaren Parameter gültig sind, nämlich den Sollwert und den Ausgang. Die Alarmgrenzseite bietet Alarmeinstellwerte, und die Ausgangsspeicherzeigerseite liefert Ausgangsspeicherzeiger-Einstellwerte. Die entsprechende Seite muß zur Einstellung der zugeordneten Parameter wiedergegeben werden.

Regelschleifen-Regelartänderungen

Der Ausgangsparameter in einer Regelschleife OSL (Operatoreingabe) (sowie in anderen Regelschleifen) kann automatisch durch den Regler oder von Hand über das gemeinschaftliche Anzeigeschaltpult beeinflußt werden. Zur Umschaltung der Regelung des Ausgangs werden die Tasten AUT und MAN benutzt. Eine Marke für AUT- oder MAN-Taste erscheint, sooft eine Primärparameterseite für diese Regelschleifenarten angezeigt wird. Der tatsächliche Status der Regelschleife wird als "A" oder "M" im oberen Bereich des graphischen (Darstellungs-)Teils der Regelschleifenanzeige wiedergegeben. Infolgedessen ist diese Anzeige unabhängig von der dargestellten Digitalseite ständig verfügbar.

Primäre Regelschleifenregelung

Die primäre Regelschleifenregelung umfaßt die Einstellung der primären Regelschleifenparameter, z. B. Sollwert und Ausgang für eine Operatoreingabe-Regelschleife. Diese Parameter werden unter Benutzung der Primärparameterseite und der Hochlauftasten des Freifunktionstastenfelds eingestellt.

Fig. 11 zeigt in üblicher Flußdiagrammform die verschiedenen Aktionen oder Funktionen, die unter speziellen Bedingungen einer Operatoreingabe-Regelschleife durchgeführt werden können. Wenn sich der Regler in der Automatikbetriebsart befindet, kann nur der Sollwert durch den Operator mittels der Tasten S oder F geändert werden. Befindet sich der Regler in der Handsteuerbetriebsart, so kann entweder der Sollwert oder das Ausgangssignal geändert werden. Hierbei kann der Operator durch Betätigung der Taste ASN die zu ändernde Größe wählen. Gemäß Fig. 11 werden beispielsweise durch Betätigung der Taste ASN, wie bei 200 angedeutet, die Regelzustände von "Sollwertwahl" auf "Ausgangs(signal)wahl" umgeschaltet. Bei weiterer Betätigung der Taste ASN, wie bei 222 gezeigt, wird der Status wieder auf "Sollwertwahl" zurückgeschaltet, wobei der Regler in der Handsteuerbetriebsart verbleibt.

Die spezielle Veränderliche oder Variable, die geändert werden kann, wird auf der Darstellungsseite mit deutlicher Kennzeichnung angezeigt, z. B. mit einem helleren Videohintergrund als bei den anderen angezeigten Parametern, so daß der Operator auf einen Blick erkennt, welcher Parameter unter der Steuerung des Tastenfelds steht. Sooft sich der Regler in der Manuell- Betriebsart befindet, wird er durch Betätigung der Taste AUT (auf dem Bildschirm markiert) auf "Automatik" umgeschaltet. Die Marke für die Taste AUT geht gleichzeitig auf "MAN" über, so daß der Regler bei der nächsten Betätigung dieser Taste wieder auf "Manuell" zurückgeschaltet wird.

Alarmgrenzwerteinstellungen

Die Anlagen-Alarmgrenzwertparameter für jede Regelschleife (falls zutreffend) werden unter Benutzung der Hochlauf-Tasten in Verbindung mit der Alarmgrenzwertanzeigeseite eingestellt.

Hohe Absolut-, niedrige Absolut-, Abweich- und Totzonenalarmgrenze sind unabhängig vom Betriebsstatus der Regelschleife jederzeit einstellbar. Wie erwähnt, wird die ASN-Taste zur Auswahl einer der vier hochzuschaltenden Veränderlichen benutzt. Eine ebenfalls vorgesehene Alarm-Aktivier/Deaktivier-Funktion dient zur Steuerung der Alarmgabe für jede einzelne Regelschleife. Fig. 12 zeigt in üblicher Flußdiagrammform die in Verbindung mit der Alarmgrenzwertseite durchführbaren Funktionen.

Ausgangsspeicherzeigereinstellungen

Die Ausgangsspeicherzeiger werden auf der betreffenden Seite für diejenigen Regelschleifen angezeigt, auf welche diese Einsteller zutreffen. Die Einstellung erfolgt auf entsprechende Weise wie bei den Alarmgrenzwerteinstellungen. Das Tastenfeld ermöglicht eine Änderung dieser Parameter zu jedem beliebigem Zeitpunkt, unabhängig von Regelschleifenstatus oder -betriebsart, wie in Fig. 13 umrissen. Die Taste ASN wird für die abwechselnde Wahl des hohen und des niedrigen Ausgangszeigers benutzt.

Fig. 14 verdeutlicht zur Erläuterung die Bildschirm-Tastenfeldmarken oder -bezeichnungen für das Freifunktionstastenfeld beim Fehlen anderer Reglerwerte oder Bedingungen, wie in der rechten Spalte angegeben.

Datentrendbestimmung oder -hochzählung

Eine Gemeinschaftsanzeigeanlage kann die Fähigkeit für eine Trendbestimmung (d. h. Abgreifen, Sammeln und Aufzeichnen) von Analogdaten besitzen. Die in der Verfahrensdatenbasis enthaltenen Analogmeß- oder -istwerte können entweder auf Echtzeitbasis oder auf historischer Basis hochgerechnet werden.

Bei der Echtzeitmethode werden die Daten abgegriffen, konditioniert und angezeigt, um eine ständig auf den neuesten Stand gebrachte Chronologie der Datenveränderungen zu bieten. Bei der historischen Methode werden bis zu 24 Stunden lang Daten abgegriffen, konditioniert und im Plattenspeicher für späteren Herausgriff und spätere Anzeige gespeichert. Bis zu 200 Variable können der historischen Trendbestimmung zugewiesen werden (kontinuierliche Ergänzung von bis zu 200 Veränderlichen bzw. Variablen auf der Platte).

Die Trends der Prozeßveränderlichen können entweder durch Elektronenstrahlröhren oder durch Stiftschreiber wiedergegeben werden. Bei Verwendung eines Elektronenstrahlröhren-Bildschirms können beliebige sechs Veränderliche, ob auch Echtzeitbasis oder auf historischer Basis, für die Wiedergabe zugewiesen werden, d. h. für die sofortige Wiedergabe unter Benutzung der Tasten des Tastenfelds bereitgemacht werden. Bei Verwendung von Stiftschreibern können bis zu sechzehn Veränderliche beider Arten gleichzeitig dargestellt werden.

Prozeßanzeigen mit Alarmmeldung

Es sind drei Arten von Prozeßanzeigen vorhanden, die eine Alarmmeldung beinhalten:

• 1. Anlagen-Alarmzusammenfassungsanzeige
• 2. Bereich-Alarmzusammenfassungsanzeige
• 3. Gruppen-Vollwertskalenanzeigen

Das Auftreten eines neuen Alarms beeinflußt jede dieser drei Anzeigen wie folgt:

Bei der erstgenannten Anzeige beginnt die Gruppenbezeichnung der Regelschleife, in welcher ein Alarmzustand herrscht, zu blinken. Wenn dabei der der blinkenden Gruppenbezeichnung zugeordnete Bereich gewählt wird, wird eine Bereich-Alarmzusammenfassung wiedergegeben.

Bei dieser Bereichsanzeige beginnt die Regelschleifenmarkierung der vom Alarm betroffenen Regelschleife beim Auftreten eines Alarmzustands zu blinken. Der spezielle Alarmzustand wird ebenfalls an oder neben der Regelschleifenmarkierung angezeigt. Durch Wahl der Bereich-Alarmzusammenfassung wird das Blinken der Gruppenbezeichnung an der Anlagen-Alarmzusammenfassung beendet. Die Gruppenbezeichnung wird jedoch verstärkt bzw. hervorgehoben, um anzuzeigen, daß zumindest ein Alarmzustand in der betreffenden Gruppe besteht, der Operator jedoch den vom Alarm betroffenen Bereich adressiert hat. Wenn zu diesem Zeitpunkt die der blinkenden Regelschleifenmarkierung zugeordnete Gruppe gewählt wird, verschwindet die Gruppen-Vollwertskalenanzeige.

Auf der Gruppen-Vollwertskalenanzeige blinkt die Regelschleifenmarkierung, welche der vom Alarm betroffenen Regelschleife zugeordnet ist. Wenn der Alarm nicht kritisch ist, kann das Blinken durch Drücken der Festfunktionstaste zur Bestätigung des nicht-kritischen Gruppenalarms (GAK) beendet werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Regelschleife gewählt wird, wird der Blinkzustand der Regelschleifenmarkierung beendet, und diese Markierung wird hervorgehoben. Durch das Wählen der vom Alarm betroffenen Regelschleife wird auch das Blinken der Regelschleifenmarkierung auf der Bereich-Alarmzusammenfassung beendet.

Bereich-Alarmlampen

An der Schaltpult-Steuertafel befinden sich bis zu acht Alarmlampen über dem Bildschirm. Diese Lampen entsprechen bis zu acht auf der Anlagen-Alarmzusammenfassung angezeigten Bereichen. Jedes Lampenfeld ist in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich in eine rote obere Hälfte und in eine orangefarbige untere Hälfte. Die rote Lampe blinkt beim Auftreten eines neuen Alarmzustands in einem bestimmten Anlagenbereich. Wenn zu diesem Zeitpunkt die für diesen Bereich geltende Bereich-Alarmzusammenfassung für die Wiedergabe gewählt wird, hört die rote Lampe zu blinken auf, um dann ständig eingeschaltet zu bleiben. Wenn die Regelschleife gewählt wird, welcher dieser Alarmlampe zugeordnet ist, leuchtet das rote Licht kontinuierlich auf. Wenn der Alarmzustand nicht mehr besteht, erlöschen sowohl die rote als auch die orangefarbige Lampe.

Zusammenfassend wird also eine Vorrichtung zur Regelung eines komplexen industriellen Prozesses geschaffen, bei dem zahlreiche Veränderliche bzw. Variable zu regeln sind. Die Vorrichtung umfaßt einen Elektronenstrahlröhren- Bildschirm, auf welchem der Verfahrensoperator jeweils entsprechende, vorbestimmte Anzeigen oder Darstellungen aus einer großen Anzahl solcher Anzeigen geboten werden. Die Anzeigen sind dabei hierarchisch bzw. in einem Rangordnungsschema von einer Anlagen-Gesamtinformation bis herab zu detaillierten Angaben über die einzelnen Verfahrensregelschleifen geordnet. Das Operator-Schaltpult weist ein Tastenfeld mit Tasten variabler Funktion auf, die Funktionen durchführen, welche durch die speziellen Anzeigen auf dem Bildschirm vorbestimmt sind. Die Bildschirmanzeige enthält Symbole, welche lagenmäßig auf die Tasten bezogen sind und welche die Tastenfunktionen für die betreffende Anzeige identifizieren. Der Operator kann dabei die Anzeige bzw. Darstellung und das Verfahren mittels des Tastenfeldreglers mit den Anzeigewiedergaben regeln oder steuern.

Claims (9)

1. Anzeigevorrichtung für die Regelung eines komplexen industriellen Prozesses mit einer großen Zahl an Zuständen oder Bedingungen, deren Größen bestimmt werden sollen,

• - wobei die von Meßeinrichtungen gelieferten Meß- oder Istwerte zu zugeordneten Steuereinrichtungen für die Erzeugung entsprechender Prozeß-Steuersignale geleitet werden,
• - wobei einzelne Kombinationen aus jeweils einer Meßeinrichtung und einer Steuereinrichtung zum Erzeugen eines entsprechenden Steuersignals je eine Prozeß- Regelschleife bilden, und
• - wobei die Prozeß-Regelschleifen in den jeweiligen Prozeßanforderungen entsprechenden Gruppen angeordnet und diese Gruppen entsprechend bestimmten Prozeßbereichen der Gesamtanlage zusammengefaßt sind,
  • A) mit einem Operator-Schaltpult (100) mit einer Anzeigeeinrichtung (102) und einem Dateneingabe- Tastenfeld (104),
  • B) mit einem Anzeigespeicher (170) für die Anzeigeeinrichtung (102) zur Speicherung von Digitaldaten für die kontinuierliche Steuerung der Anzeige und
  • C) mit einem Digitalspeicher (172) mit einer Anzahl von Speicherabschnitten, die jeweils mit einem Digitalanzeigedatensatz versehen sind, der eine entsprechende vollständige Anzeige für die Anzeigeeinrichtung (102) bildet und für die selektive Übertragung zum Anzeigespeicher (170) für die Steuerung der Anzeige angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• • A′) daß das Tastenfeld (104) eine Gruppe von Freifunktionstasten (182) aufweist, die im Bereich der Anzeigeeinrichtung (102) angeordnet sind,
  • D) daß ein erster der Digitalanzeigedatensätze in getrennten Anzeigesektoren der Anzeigeeinrichtung (102) eine zusammengefaßte Information über alle Bereiche und Gruppen der Anlage wiedergibt und aus getrennten Auflistungen der Gruppen besteht,
  • E) daß die weiteren Digitalanzeigedatensätze des Digitalspeichers (172) jeweils über den zugeordneten Prozeßbereich detaillierte Informationen darstellen, die in einem entsprechenden Anzeigesektor der Anzeige zusammengefaßt sind, und
  • F) daß die Digitalanzeigedatensätze jeweils auch Anzeigedaten zur Wiedergabe von einzelnen Symbolen an vorbestimmten und lagemäßig auf die Freifunktionstasten (182) bezogenen Stellen der Anzeigeeinrichtung (102) enthalten, um die Funktionen bestimmter Freifunktionstasten (182) des Tastenfeldes (104) zu identifizieren.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Freifunktionstasten (182) eine Seitenwahlfunktion erfüllt, so daß dann, wenn ein Satz aus einer zugeordneten Gruppe der weiteren Digitalanzeigedatensätze im Anzeigespeicher (170) gespeichert ist, die einzelnen anderen Sätze der Gruppe der Digitalanzeigedatensätze bei aufeinanderfolgenden Betätigungen der genannten einen Taste in vorbestimmter sequentieller Reihenfolge und umlaufend, einschließlich der Rückführung auf den einen Digitalanzeigedatensatz, übertragen werden.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Digitalanzeigedatensatz Daten umfaßt, die eine Zusammenfassung des Alarmzustands der Prozeßbereiche darstellen.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmzustand durch eine spezielle Kennzeichnung des den Prozeßbereich, in welchem ein Alarmzustand aufgetreten ist, identifizierenden Zeichens anzeigbar ist.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der weiteren Digitalanzeigedatensätze zwei Untergruppen von Daten enthält, von denen die eine Untergruppe Daten umfaßt, die in einem ersten Abschnitt des betreffenden Anzeigesektors graphische Zeichen bezüglich der Größe einer Prozeßbedingung und des Sollwerts dafür wiedergeben, und von denen die andere Untergruppe Daten umfaßt, um in einem zweiten Abschnitt des betreffenden Anzeigebereichs unmittelbar neben dem ersten Abschnitt alphanumerische Symbole wiederzugeben, die eine genaue numerische Information über den Regelzustand der betreffenden Regelschleife liefern.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz der Digitalanzeigedaten Informationen bezüglich einer Anzahl getrennter Regelschleifen enthält, wobei diese Daten in entsprechenden Sektoren der Anzeigeeinrichtung (102) wiedergegeben sind.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freifunktionstasten (182) in im wesentlichen horizontaler Linie nahe dem unteren Rand der Anzeigeeinrichtung (102) angeordnet sind, und daß jeder Digitalanzeigedatensatz Daten enthält, um auf der Anzeigeeinrichtung (102) nahe dem unteren Rand Symbole wiederzugeben, die lagemäßig auf zumindest bestimmte Freifunktionstasten (182) bezogen sind.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Freifunktionstasten (182) vier Sätze von Doppeltasten umfaßt, die längs der waagerechten Linie auf Abstände verteilt sind, wobei die beiden Tasten jedes Satzes nebeneinander angeordnet sind, so daß die acht Tasten der Gruppe lagenmäßig acht Bereichen der Anzeigeeinrichtung (102) entsprechen.