DE4240957A1 - Monitoring industrial computer-controlled process contg. redundant regulators - checking functioning and error flags of controllers and computer to activate electronic, optical of acoustic fault indicator when computer or controller drops out - Google Patents

Monitoring industrial computer-controlled process contg. redundant regulators - checking functioning and error flags of controllers and computer to activate electronic, optical of acoustic fault indicator when computer or controller drops out

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DE4240957A1 DE19924240957 DE4240957A DE4240957A1 DE 4240957 A1 DE4240957 A1 DE 4240957A1 DE 19924240957 DE19924240957 DE 19924240957 DE 4240957 A DE4240957 A DE 4240957A DE 4240957 A1 DE4240957 A1 DE 4240957A1
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Abstract

The monitoring process uses a computer and linked regulator backed up by two redundant computer-controlled regulators. Each regulator is repeatedly and sequentially checked for correct operation. If one regulator system fails, an electronic, optical and or acoustic warning is triggered. ADVANTAGE - Monitors correct operation of industrial process to switch out defective control system, enhancing system reliability.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Funktionen wenigstens zweier redundant angeschlossener, rechnergesteuerter Regler von Industrieanlagen od. dgl. sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring the Functions of at least two redundantly connected, computer-controlled controller of industrial plants or the like and an apparatus for performing this method.

Überwachungssysteme für derartige rechnergesteuerte Regler von Industrieanlagen od. dgl. sind bekannt. Dabei ist es erstrebenswert, eine möglichst exakte und zuverlässige Überwachung der Regler zu ermöglichen, um eine möglichst hohe Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Bekannte Über­ wachungssysteme dieser Art werden diesen Anforderungen bis­ her noch nicht in ausreichendem Maße gerecht.Monitoring systems for such computer-controlled controllers of industrial plants or the like are known. It is desirable, as accurate and reliable as possible Monitoring of the controller to enable a possible to ensure high reliability. Known About Security systems of this type meet these requirements not yet fair enough.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lösung zu schaf­ fen, mit der derartige rechnergesteuerte Regler zuverlässig überwacht und die Ausfallsicherheit erhöht werden kann. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der Regler und der die Regler beaufschlagende Rechner nach­ einander auf Funktionsfähigkeit überprüft und bei Ausfall eines der drei Systeme eine elektronische, optische und/oder akustische Fehleranzeige ausgelöst wird.The object of the invention is therefore to create a solution fen, with which such computer-controlled controllers are reliable monitored and the reliability can be increased. This task is carried out with a method of the beginning drew kind solved according to the invention in that everyone the controller and the computer acting on the controller checked each other for functionality and in the event of failure  one of the three systems is an electronic, optical and / or acoustic error display is triggered.

Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung wird eine zu­ verlässige Überwachung derartiger Regler gewährleistet, wo­ bei gleichzeitig die Ausfallsicherheit erhöht wird, da bei Auftreten eines Funktionsfehlers eines Reglers sofort ent­ sprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können, z. B. ein anderer Regler in die Funktion des ausgefallenen Reglers gesetzt wird.With the procedure according to the invention, one becomes reliable monitoring of such controllers ensures where at the same time the reliability is increased, because at If a controller malfunction occurs immediately speaking countermeasures can be taken, e.g. B. a other controller in the function of the failed controller is set.

Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, daß ein Ausmarkieren und Analysieren der Error-Flags vorgenommen und bei wenigstens einem gesetzten Error-Flag ein Alarm ausgelöst wird. Durch diese Maßnahme wird- die Funktionssicherheit des erfindungs­ gemäßen Verfahrens noch weiter erhöht.It is advantageously provided that a marking and Analyze the error flags made and at least an alarm is triggered if the error flag is set. By This measure is the functional reliability of the invention according to the procedure further increased.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei dem Auftreten eines Errors im ersten Regler ein Relais zur Aktivierung des zweiten Reglers ge­ schaltet und danach die Regleradresse vertauscht, d. h. der zweite Regler zum Hauptregler deklariert wird. Diese Ausge­ staltung hat den zusätzlichen besonderen Vorteil, daß bei Ausfall eines Reglers sofort automatisch der andere Regler als Hauptregler verwendet wird, so daß die Anlagenfunktion zuverlässig aufrechterhalten wird und der schadhafte Regler entsprechend ersetzt werden kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention provided that when an error occurs in the first Controller a relay to activate the second controller switches and then swaps the controller address, d. H. the second controller is declared as the main controller. This Ausge staltung has the additional special advantage that at Failure of one controller automatically causes the other controller to fail is used as the main controller, so that the system function  is reliably maintained and the defective regulator can be replaced accordingly.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß bei Ausbleiben einer Error-Meldung das Lesen der Reglervariablen des jeweiligen Hauptreglers gemäß einer Adressenliste vorgenommen wird. Dabei ist zusätzlich vorteilhaft vorgesehen, daß eine er­ neute Prüfung der Error-Flags vorgenommen, bei Auftreten eines Fehlers die Regleradressen vertauscht und bei Aus­ bleiben einer Fehlermeldung die Übertragung der Daten in den zweiten Regler vorgenommen wird. Durch diese zusätzli­ chen Maßnahmen wird die Funktionssicherheit entsprechend noch weiter erhöht.Furthermore, the invention provides that in the absence of one Error message reading the controller variables of the respective Main controller is made according to an address list. It is also advantageously provided that he the error flags are checked again when they occur of an error, the controller addresses interchanged and when off an error message remains when the data is transferred in the second controller is made. Through this additional The safety measures will be implemented accordingly increased even further.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgaben sieht die Erfin­ dung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbe­ schriebenen Verfahrens vor, die sich durch wenigstens zwei aktivierbare Regler und einen Rechner mit wenigstens einem potentialfreien Kontakt als Alarmschalter zur Auslösung ei­ nes Systemalarms bei Ausfall einer der beiden Regler und/oder des Rechners innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses auszeichnet. Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist eine zuverlässige Regler-Funktionsüberwachung möglich, wobei gleichzeitig die Ausfallsicherheit analy­ siert und erhöht wird. The Erfin sees to the solution of the tasks at the beginning also a device for carrying out the preparation prescribed procedure, which is characterized by at least two activatable controller and a computer with at least one potential-free contact as alarm switch for triggering egg System alarm if one of the two controllers fails and / or the computer within a common housing distinguished. With such a front according to the invention direction is reliable controller function monitoring possible, at the same time analyzing the reliability is raised and increased.  

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Ausge­ staltung einen ROM (read only memory)-Speicher zur Aufnahme des erforderlichen Programms sowie einen RAM (random access memory)-Speicherbereich zur Speicherung und Auswertung von Kurztelegrammen auf sowie ins vorteilhafter weiterer Ausge­ staltung einem programmierbare, nach dem Einschalten automa­ tisch bootende CPU (central processing unit) mit serieller oder paralleler Schnittstelle auf. Hier kann beispielsweise eine R5-485-Schnittstelle eingesetzt werden.Preferably, the device according to the invention has Ausge design a ROM (read only memory) memory for recording the required program and a RAM (random access memory) memory area for storing and evaluating Short telegrams on and in the advantageous further Ausge creation of a programmable, automa table booting CPU (central processing unit) with serial or parallel interface. Here, for example an R5-485 interface can be used.

Zur Funktionsüberwachung und Kenntlichmachung des Betriebs­ zustandes der Vorrichtung ist vorteilhaft vorgesehen, daß drei von der CPU beaufschlagte Kontrollanzeigen zur Kennt­ lichmachung des Betriebszustandes der beteiligten Systeme vorgesehen sind. - Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt mit drei softwareseitig schaltbaren bi-stabilen Relais ausgerüstet.For function monitoring and identification of the company state of the device is advantageously provided that three control displays acted upon by the CPU visualization of the operating status of the systems involved are provided. - In addition, the invention Device preferably with three software-side switchable bi-stable relay equipped.

Zur Erleichterung der Handhabbarkeit und Bedienbarkeit ist vorgesehen, daß die Vorrichtung einen Resetschalter und/oder Umschalter "manuell/automatisch" auf der Gehäuse­ frontseite aufweist.To facilitate manageability and usability provided that the device has a reset switch and / or switch "manual / automatic" on the housing has front.

Es ist besonders zweckmäßig, daß das Gehäuse der Vorrich­ tung als Einschubgehäuse mit Modulraster ausgebildet ist, insbesondere in den Abmessungen Breite = 70 mm, Höhe = 150 mm und Tiefe = 350 mm. Ein derart ausgestaltetes Gehäuse kann ohne Schwierigkeiten in entsprechende Aufnah­ men an Anlagen eingesetzt werden.It is particularly useful that the housing of the Vorrich device is designed as a slide-in housing with module grid, especially in the dimensions width = 70 mm,  Height = 150 mm and depth = 350 mm. One designed in this way Housing can be accommodated in corresponding receptacles without difficulty be used on systems.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläuterte. Diese zeigt inThe invention is below with reference to the drawing for example explained in more detail. This shows in

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung, Fig. 1 is a block diagram of a processing Vorrich according to the invention,

Fig. 2 eine als Einschubgehäuse ausgebildete erfindungs­ gemäße Vorrichtung in perspektivischer Darstellung und Fig. 2 is designed as a slide-in device fiction, contemporary device in perspective

Fig. 3 ein Nassi-Schneiderman-Diagramm zum Programmablauf im Rechner der Vorrichtung. Fig. 3 is a Nassi-Schneiderman diagram for the program flow in the computer of the device.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnet. Diese Vorrichtung 1 weist zunächst einen Rechner 2 auf, der von einer programmierbaren, nach dem Einschalten automatisch bootenden CPU (central processing unit) gebildet ist. Dieser Rechner 2 ist mit einer seriel­ len Schnittstelle 3 ausgerüstet, hier mit einer RS-485. Der Rechner 2 ist weiterhin mit einem ROM-Speicher versehen, in das ein erforderliches Programm geschrieben wird, weitere Massenspeicher sind nicht vorgesehen. Zur Speicherung und Auswertung von Kurztelegrammen ist ein RAM-Speicherbereich vorgesehen.A device according to the invention is generally designated 1 in FIG. 1. This device 1 initially has a computer 2 which is formed by a programmable CPU (central processing unit) which boots automatically after being switched on. This computer 2 is equipped with a serial interface 3 , here with an RS-485. The computer 2 is also provided with a ROM memory into which a required program is written, no further mass memories are provided. A RAM memory area is provided for storing and evaluating short telegrams.

Über die Schnittstelle 3 steht der Rechner 2 mit zwei digi­ talen Reglern in Verbindung, deinem ersten Regler 4 und ei­ nem zweiten Regler 5, der Rechner 2 (CPU) ist darüber hin­ aus mit einem potentialfreien Kontakt 6 als Alarmschalter zur Auslösung eines Systemalarms bei Ausfall einer der bei­ den Regler 4, 5 und/oder des Rechners 2 ausgerüstete. Darüber hinaus ist der Rechner 2 mit drei Kontrollanzeigen 7 (LED′s) verbunden, die Auskunft über den Betriebszustand der beteiligten Systeme geben. Dabei werden intakte Systeme (Rechner 2 und Regler 4, 5) per Dauerlicht angezeigt. Die Regler 4, 5 und der Rechner 2 sind darüber hinaus über drei bi-stablie Relais 8 miteinander gekoppelt, weiche software­ seitig schaltbar sind. Dabei wird beispielsweise eine Kon­ taktbelastbarkeit der Relais 8 von mindestens 10 V, 20 mA gewählt.Via the interface 3 , the computer 2 is connected to two digital controllers, your first controller 4 and a second controller 5 , the computer 2 (CPU) also has a potential-free contact 6 as an alarm switch to trigger a system alarm in the event of a failure one of those equipped with the controllers 4 , 5 and / or the computer 2 . In addition, the computer 2 is connected to three control displays 7 (LEDs) which provide information about the operating state of the systems involved. Intact systems (computer 2 and controller 4 , 5 ) are indicated by a steady light. The controllers 4 , 5 and the computer 2 are also coupled to one another via three bi-stable relays 8 , which software can be switched on the side. Here, for example, a contact rating of the relay 8 of at least 10 V, 20 mA is selected.

Vorteilhaft sind sämtliche vorgenannten Bestandteile der Vorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse 9 angeordnet, das bevorzugt als Einschubgehäuse mit Modulraster ausgebildet ist, insbesondere in den Abmessungen Breite = 70 mm, Höhe = 150 mm und Tiefe = 350 mm (Fig. 2). All of the above-mentioned components of the device are advantageously arranged in a common housing 9 , which is preferably designed as a slide-in housing with a module grid, in particular in the dimensions width = 70 mm, height = 150 mm and depth = 350 mm ( FIG. 2).

Dabei sind an der Vorderseite des Gehäuses 9 ein Reset­ schalter und/oder ein Umschalter "manuell/automatisch", an­ gedeutet durch das Bezugszeichen 10, vorgesehen. Die in Fig. 1 gezeigten Kontrollanzeigen 7 sind im übrigen bevor­ zugt ebenfalls an der Gehäusevorderseite angeordnet. Dar­ über hinaus sind weitere Anzeigen (LEDs) 11 vorgesehen, die den jeweils aktiven Regler 4 oder 5 anzeigen. Dabei ist be­ vorzugt eine Steuerung dieser Anzeige über die Relais 8 vorgesehen, um diese Statusanzeige unabhängig vom Rechner 2 auch bei Handbetrieb zu ermöglichen.In this case, a reset switch and / or a switch "manually / automatically", indicated by the reference numeral 10 , are provided on the front of the housing 9 . The control displays 7 shown in FIG. 1 are also arranged on the front of the housing before. In addition, further displays (LEDs) 11 are provided, which indicate the respectively active controller 4 or 5 . In this case, control of this display is preferably provided via the relays 8 in order to enable this status display to be independent of the computer 2 even in manual operation.

Die zur Verfügung stehende Versorgungsspannung beträgt vor­ zugsweise 24 Volt Gleichstrom.The available supply voltage is before preferably 24 volts DC.

Das für den Rechner 2 benötigte Programm soll 4 bis 6 Byte lange Kurztelegramme über die RS-485-Schnittstelle 3 an zwei angeschlossene Subsysteme versenden und aus einem Byte des Antworttelegramms das jeweilige Error-Flag Bit auswer­ ten.The program required for computer 2 is to send short telegrams of 4 to 6 bytes in length via RS-485 interface 3 to two connected subsystems and evaluate the respective error flag bit from one byte of the response telegram.

Im Falle der Funktion aller angeschlossenen Systeme (Rech­ ner 2 und Regler 4, 5) werden ebenfalls über Kurztelegramme bestimmte Daten vom Regler 4 ausgelesen und nach erneutem Test des Statusbits an den Regler 5 übermittelt. In the case of the function of all connected systems (computer ner 2 and controller 4 , 5 ), certain data are also read out from controller 4 via short telegrams and transmitted to controller 5 after a new test of the status bit.

Bei Ausfall des Reglers 4 wird der Alarm ausgelöst und die drei Relais 8 werden geschaltet. Danach ist der Regler 5 programmseitig als Hauptregler zu betrachten. Bei Ausfall des Reglers 5 oder des Rechners 2 wird bevorzugt lediglich der Alarm ausgelöst, jedoch erfolgt keine Änderung der Re­ lais-Stellung. Die LED-Anzeigenverweisen für diesen Fall auf das ausgefallene System.If controller 4 fails, the alarm is triggered and the three relays 8 are switched. Thereafter, controller 5 is to be regarded as the main controller in the program. If the controller 5 or the computer 2 fails, only the alarm is preferably triggered, but there is no change in the relay position. The LED indicators in this case refer to the failed system.

Im einzelnen- wird darüber hinaus Bezug genommen auf das in Fig. 3 dargestellte Nassi-Schneiderman-Diagramm.In particular, reference is also made to the Nassi-Schneiderman diagram shown in FIG. 3.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen.Of course, the invention is not limited to that shown Embodiments limited. Other configurations of inventions are possible without the basic idea leave.

Claims (11)

1. Verfahren zur Überwachung der Funktionen wenigstens zweier redundant angeschlossener, rechnergesteuerter Regler von Industrieanlagen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Regler und der die. Regler beaufschlagende Rechner nacheinander auf Funktionsfähigkeit überprüft und bei Ausfall eines der drei Systeme eine elektronische, op­ tische und/oder akustische Fehleranzeige ausgelöst wird.1. A method for monitoring the functions of at least two redundantly connected, computer-controlled controllers of industrial plants or the like., Characterized in that each of the controllers and the. The computers acting on the controller are successively checked for functionality and, if one of the three systems fails, an electronic, optical and / or acoustic error display is triggered. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausmarkieren und Analysieren der Error-Flags vorge­ nommen und bei wenigstens einem gesetzten Error-Flag ein Alarm ausgelöst wird.2. The method according to claim 1, characterized, that flagging out and analyzing the error flags is provided take and with at least one set error flag Alarm is triggered. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Auftreten eines Errors im ersten Regler ein Re­ lais zur Aktivierung des zweiten Reglers geschaltet und da­ nach die Regleradressen vertauscht, d. h. der zweite Regler zum Hauptregler deklariert wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben einer Error-Meldung das Lesen der Re­ glervariablen des jeweiligen Hauptreglers gemäß einer Adressenliste vorgenommen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that when an error occurs in the first controller, a Re relay switched on to activate the second controller and there after swapping the controller addresses, d. H. the second controller is declared as the main controller. Method according to one of the preceding claims,  characterized, that if there is no error message reading the Re controller variables of the respective main controller according to a Address list is made. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erneute Prüfung der Error-Flags vorgenommen, bei Auftreten eines Fehlers die Regleradressen vertauscht und bei Ausbleiben einer Fehlermeldung die Übertragung der Da­ ten in den zweiten Regler vorgenommen wird.5. The method according to claim 4, characterized, that the error flags are checked again at If an error occurs, the controller addresses are interchanged and if there is no error message, the transmission of the da in the second controller. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei aktivierbare Regler (4, 5) und einen -Rechner (2) mit wenigstens einem potentialfreien Kontakt (6) als Alarmschalter zur Auslösung eines Systemalarms bei Ausfall einer der beiden Regler (4,5) und/oder des Rechners (2) in­ nerhalb eines gemeinsamen Gehäuses (9).6. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized by at least two activatable controllers ( 4 , 5 ) and a computer ( 2 ) with at least one potential-free contact ( 6 ) as an alarm switch for triggering a system alarm in the event of failure of one of the two Regulator ( 4,5 ) and / or the computer ( 2 ) within a common housing ( 9 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen ROM (read only memory)-Speicher zur Aufnahme des er­ forderlichen Programmes sowie einen RAM (random access me­ mory)-Speicherbereich zur Speicherung und Auswertung von Kurztelegrammen.7. The device according to claim 6, marked by a ROM (read only memory) memory for the er required programs and a RAM (random access me  mory) memory area for storing and evaluating Short telegrams. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine programmierbare, nach dem Einschalte-n automatisch boo­ tende CPU (2) (central processing unit) mit serieller oder paralleler Schnittstelle (3).8. The device according to claim 6 or 7, characterized by a programmable, after switching on-n automatically boo ting CPU ( 2 ) (central processing unit) with serial or parallel interface ( 3 ). 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch drei von der CPU (2) beaufschlagte Kontrollanzeigen (7) zur Kenntlichmachung des Betriebszustandes der beteiligten Sy­ steme (2, 4, 5).9. Device according to one of the preceding claims, characterized by three by the CPU ( 2 ) acted on control displays ( 7 ) for identifying the operating state of the systems involved ( 2 , 4 , 5 ). 10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch drei softwareseitig schaltbare bi-stabile Relais (8).10. Device according to one of the preceding claims, characterized by three software-side switchable bi-stable relays ( 8 ). 11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Resetschalter (10) und/oder Umschalter "manuell/auto­ matisch" auf der Gehäusefrontseite.11. Device according to one of the preceding claims, characterized by a reset switch ( 10 ) and / or switch "manually / automatically" on the front of the housing. 12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) als Einschubgehäuse mit Modulraster ausgebildet ist, insbesondere in den Abmessungen Brei­ te = 70 mm, Höhe = 150 mm und Tiefe = 350 mm.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 9 ) is designed as a slide-in housing with module grid, in particular in the dimensions of width te = 70 mm, height = 150 mm and depth = 350 mm.
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